"Ооомпа, ломпа, іржа коріння ... ALMA знаходить комети, що ховаються в пилу". За даними багатьох досліджень за останні роки, астрономи знають, що планети, здається, є скрізь навколо зірок. Тепер, завдяки одному солодкому телескопу, великому міліметровому / субміліметровому масиву Atacama (ALMA), наука зробила великий крок вперед у розумінні того, як мізерні зерна пилу на протопланетному диску можуть за один день перетворитись у більший формат.
Трохи менше 400 світлових років від Землі - це юнацька Сонячна система, що описується як Oph IRS 48. На знімках, зроблених за її зовнішнім периметром, астрономи зібрали життєву підказку в її завихрених пилових масивах - область, що має форму півмісяця, яка отримала назву " пиловловлювач ”. Дослідники вважають, що ця зона може бути захисним коконом, який дозволяє скельним утворенням формуватися. Чому такий регіон важливий? Це фактор зруйнування. Коли астрономи намагаються моделювати пил до скелястих утворень, вони виявили, що частинки самознищуються… або врізавшись одна в одну, або потрапивши в центральну зірку. Для того, щоб вони просунулися минулого певного розміру, вони просто повинні мати зону захисту, щоб вони могли рости.
"Існує велика перешкода в довгому ланцюжку подій, що веде від крихітних пилових зерен до об'єктів розміру планети", - сказав Тіл Бірнстіель, науковий співробітник Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики в Кембриджі, штат Массачусетс, і співавтор стаття, опублікована в журналі Science. «У комп’ютерних моделях формування планет пилові зерна повинні зростати від субмікронних розмірів до об’єктів, що перевищують десять разів більше маси Землі лише за кілька мільйонів років. Але як тільки частинки виростають досить великими, вони починають набирати швидкість і або стикаються, відсилаючи їх до прямої, або повільно заглиблюються всередину, перешкоджаючи подальшому зростанню.
То де ж можна заховати новонароджену планету, комету чи астероїд? Ніенке ван дер Марел, докторант в Обсерваторії Лейдена в Нідерландах і головний автор статті, використовувала ALMA разом зі своїми колегами, щоб уважно ознайомитися з Oph IRS 48 та виявила торус газу з центральним отвір. Ця відсутність пилових часток сильно відрізнялася від попередніх результатів, отриманих на дуже великому телескопі ESO.
"Спочатку форма пилу на зображенні стала для нас цілковитою несподіванкою", - каже ван дер Марел. "Замість кільця, яке ми очікували побачити, ми знайшли дуже чітку форму горіха кешью! Нам довелося переконати себе, що ця особливість справжня, але сильний сигнал та різкість спостережень ALMA не залишали сумнівів щодо структури. Тоді ми зрозуміли, що знайшли ».
Сюрприз? Будьте впевнені. Як виявила команда, це регіон, де великі зерна пилу залишалися в полоні і могли продовжувати набирати масу, коли все більше і більше зерна стикалися і плавилися разом. Тут була «пилова пастка», яку передбачили теоретики.
Завантаження гравця…
Отже, що це робить? Для збереження пилових зерен разом і утворення потрібен вихор - область високого тиску для їх захисту. Щоб утворити цей вихор, повинен бути присутнім великий об’єкт - зірка-супутник або газовий гігант. Як і човен, що пробирається через води, заповнені водоростями, вторинний об'єкт планетарного диска очистив би шлях до нього, створюючи критичні вихри і вихори, необхідні для моделювання пастки пилу. Хоча в попередніх дослідженнях Oph IRS 48 було виявлено жорстке кільце газу з оксиду вуглецю в поєднанні з пилом, не спостерігалося «пастки». Однак це не означає, що спостереження було негативним. Астрономи також виявили проміжок між внутрішньою та зовнішньою частинами Сонячної системи - підказкою на наявність необхідного великого тіла.
Умови були правильними для можливої пастки пилу. Введіть ALMA. Тепер дослідники змогли побачити одночасно і газ, і великі зерна пилу. Ці нові спостереження призвели до відкриття, що жоден інший телескоп ще не виявив ... опуклість у зовнішній частині диска.
Як пояснює ван дер Марел: "Цілком ймовірно, що ми дивимося на своєрідну фабрику комет, оскільки умови правильні, щоб частинки зростали від міліметра до розміру комети. Пил, швидше за все, не утворюватиме повнорозмірні планети на цій відстані від зірки. Але найближчим часом ALMA зможе спостерігати пилові пастки ближче до своїх батьківських зірок, де працюють ті самі механізми. Такі пастки для пилу справді будуть колисками для новонароджених планет ».
Коли більші частинки мігрують у напрямку підвищеного тиску, пиловловлювач набуває форми. Для підтвердження своїх висновків дослідники застосовували комп’ютерне моделювання, щоб показати, що область руху високого тиску може виникнути внаслідок руху газу по краях відкриття. Він співпадає із спостереженням за диском Oph IRS 48.
«Поєднання роботи з моделювання та високої якості спостережень ALMA робить це унікальним проектом», - говорить Корнеліс Даллемонд з Інституту теоретичної астрофізики в м. Гейдельберг, Німеччина, який є експертом з еволюції пилу та моделювання дисків та членом команди . "Приблизно в той час, коли були отримані ці спостереження, ми працювали над моделями, що прогнозували саме такі структури: дуже вдалий збіг обставин".
"Ця структура, яку ми бачимо з ALMA, може бути зменшена для відображення того, що може статися у внутрішній Сонячній системі, де утворюватиметься більше скелевих планет, подібних до Землі", - сказав Бірнстіел. "Однак у випадку цих спостережень ми можемо побачити щось аналогічне утворенню пояса Койпера або Хмари Оорта, регіону нашої Сонячної системи, звідки походять комети".
Як і та фабрика мрій нашого дитинства, ALMA ще будується. Ці унікальні спостереження були зроблені за допомогою приймачів ALMA Band 9 - приладів європейського виробництва, які дозволяють ALMA надати найгостріші, найбільш детальні зображення досі.
"Ці спостереження показують, що ALMA здатна забезпечити трансформаційну науку, навіть маючи менше половини всього використовуваного масиву", - каже Евін ван Дішоєк з Лейденської обсерваторії, який вже більше 20 років є головним учасником проекту ALMA. . "Неймовірний стрибок як чутливості, так і чіткості зображення в Band 9 дає нам можливість вивчити основні аспекти формування планети способами, які раніше були просто неможливі".
Оригінальне джерело історії: Новини ESO. Для подальшого читання: Новини NRAO.
