Астрономы из Германии, Нидерландов и США обнаружили вокруг молодой звезды HD21997 газопылевой диск, структура которого противоречит современным представлениям о формировании планетных систем. В нем удалось обнаружить отдельно газовую, а отдельно пылевую составляющие. Подробности со ссылкой на статью исследователей для журнала Astrophysical Journal приводит Phys.org. Статья также доступна и в виде препринта на arXiv.org.
Используя радиотелескоп ALMA на территории Чили, ученые провели наблюдения протопланетного диска у звезды возрастом около 30 миллионов лет. Как и в случае с опубликованным недавно исследованием туманности Бумеранг, астрономы использовали радиоизлучение молекул угарного газа, входящего в состав облака и вдобавок фиксировали микроволновое излучение частиц пыли.
Снимок протопланетного диска
Сверху распределение пыли, снизу газа. Несмотря на нечеткость изображения, его анализ позволил сделать выводы о распределении вещества вокруг молодой звезды.. Изображение: Á. Kóspál (ESA) / A. Moór (Konkoly-Observatory)
Сопоставление этих данных друг с другом показало, что пыль и газ находятся в разных местах, на разном расстоянии от звезды. Исходя из моделей формирования планетных систем, астрономы ожидали, что газа будет намного меньше, а если он и обнаружится, то в том же месте, что и пыль: поскольку газ в растущей планетной системе должен быть весь поглощен будущими планетами или молодой звездой. Оценки, сделанные теоретиками, гласили что уже через десять миллионов лет после рождения звезды газ вокруг нее должен был исчезнуть, однако это предсказание разошлось с действительностью. Масса только лишь угарного газа в облаке составила около пяти процентов массы Солнца, что значительно больше массы всех планет и астероидов Солнечной системы вместе взятых.
На расстоянии до 55 астрономических единиц (одна астрономическая единица равна среднему радиусу орбиты Земли вокруг Солнца) от звезды преобладает газ, а пылевое облако начинается дальше и простирается примерно на 140 астрономических единиц от HD21997. Ученые предположили, что газ мог бы выделиться при столкновении растущих планет, однако эта версия не объясняла то, что пылевое облако оказалось отдельно от газового, и, сверх того, требовала неправдоподобно большого числа столкновений с очень высоким выделением газообразных продуктов. Единственным вариантом остается лишь версия изначально гибридной системы, но как она могла получиться и насколько часто встречаются такие протопланетные диски, пока неясно.
Протопланетные диски возникают при стягивании гравитационными силами межзвездного газа и пыли. В центре диска располагается растущая звезда, а сам диск со временем истончается и его материал формирует планеты и астероиды. Протопланетные диски нельзя путать с предпланетарными туманностями (pre-planetary nebula в англоязычной литературе), которые названы так исключительно по историческим причинам: на самом деле «предпланетарные» туманности формируются на поздних этапах жизни звезд и затем переходят в планетарные туманности (последние тоже ничего общего с планетами не имеют).