Астрономам подобається спостерігати за далекими молодими зірками під час їх формування. Зірки народжуються з молекулярної хмари, і коли достатньо речовини в цій хмарі злипається, синтез запалюється і зірка починає своє життя. Залишився матеріал від утворення зірки називається круговим диском.
Оскільки матеріал навколо кругового диска кружиться навколо зірки, що обертається, він скупчується на окремі планети. Коли планети утворюються в ньому, вони залишають прогалини в цьому диску. Або так ми думаємо.
Одна з найбільш спостережуваних молодих зірок називається HL Tauri. Він знаходиться в сузір'ї Тельця і проходить близько 450 світлових років. Великий міліметровий масив Atacama (ALMA) зафіксував відоме зображення HL Tauri у 2014 році. Це зображення є найгострішим зображенням, зробленим колись ALMA.
З того часу астрономи спостерігали за іншими молодими зірками, а також виявили прогалини в своїх дисках. Зауважте, що ALMA, як говорить нам її назва, не є телескопом видимого світла. У циркулярних дисках стільки газу і пилу, що видиме світло марно вивчати їх. ALMA спостерігає за довжиною хвилі світла між інфрачервоною та радіохвильовою хвилями, тому він може побачити у закрученому диску газ і пил.
У новому дослідженні було розглянуто 18 молодих зірок та їхніх дисків, і виявлено докази того, що у 8 із зірок є те, що вони називаються «перемичками швидкості», що може сигналізувати про наявність молодих планет, що ще утворюються. Дослідження має назву «Дев'ять локалізованих відхилень від обертання кеплеріану в циркулярних дисках DSHARP: кінематичні дані для протопланет, що вирізають прогалини». Провідним автором дослідження є Крістоф Пінте з Університету Монаша, Австралія та Університету Гренобля Альпи, Франція). Стаття опублікована в «Астрофізичному журналі» Letters.
Хоча астрономи можуть бачити прогалини в окружних дисках, вони не можуть бачити планети. Після багатьох років спроб з деякими найкращими телескопами світу астрономи лише безпосередньо зобразили одну екзопланету в проміжку навколо однієї зірки. І хоч це може здатися очевидним, що дитячі планети несуть відповідальність, і іншого способу вони не можуть сформувати, це все ще недоведена теорія. Це нове дослідження допомагає зробити випадок, що принаймні деякі спостережувані прогалини в окружних дисках викликаються планетами.
У цьому дослідженні були використані дані з підструктур диска при проекті високої кутової роздільної здатності (DSHARP). DSHARP використовує ALMA для вивчення довколишніх яскравих кругових дисків (їх також називають протопланетарними дисками). За даними веб-сайту, DSHARP "розроблений для оцінки поширеності, форм, розташування, розмірів та амплітуд дрібноструктурних підструктур у розподілах дискового матеріалу та того, як вони можуть бути пов'язані з процесом формування планети".
Є й інші пояснення кандидатів щодо прогалин у дисках. Один - лінії снігу, або лінії морозу. У кругозірному диску із сміттям лінія морозу - це відстань від зірки, де досить холодно, щоб летючі речовини могли замерзнути. Сюди входить не тільки водний лід, а й аміак, метан, вуглекислий газ та ін. Поза межею морозу ці речовини замерзають у тверді крижані зерна.
Іншим можливим поясненням цих прогалин є спікання зерна пилу. Це коли пил ущільнюється в тверду структуру через тепло і тиск, але без плавлення. Команда вчених дослідила цю ідею в цій роботі.
Інші кандидати включають магніто-гідродинамічні ефекти, зональні потоки та самонапружені пилові пастки. Після зображення ALMA у 2014 році Х. Л. Таурі та його кілець, дослідники опублікували ряд робіт, в яких представлені докази на користь усіх цих можливих пояснень.
Але жодне з них не таке інтригуюче, як пояснення дитячої планети. А оскільки ми тепер знаємо, що більшість, якщо не всі зірки, розміщують екзопланети, це має сенс.
ALMA не просто фотографує цих молодих зірок та їхніх сміттєвих дисків. Він використовує свої сили для вивчення розподілу газу в дисках. Зображення нижче - з нового дослідження. Він порівнює розподіл газу в п'яти дисках з вимірюванням швидкості одного і того ж диска.
Основою цього нового дослідження є те, що називається "перемикання швидкості".
Круговий диск сміття навколо HL Таурі та інших молодих зірок багато в чому зроблений з газу, і він обертається. Коли він обертається, його рух регулюється швидкістю Кеплеріана. Кеплеріанська швидкість описує, як диск матеріалу повинен рухатися, коли в його центрі переважає масивне тіло. Але як показує зображення вище, в газі є перегини. На думку авторів нового документу, ці перегини є свідченням молодих планет.
З статті: "Вбудовані планети обурюють потоки газу Кеплеріана в їх околицях, запускаючи спіральні хвилі на резонансах Ліндблада як усередині, так і поза їх орбітами".
Щонайменше для однієї з 20 молодих зірок, порушений потік є свідченням великих газових гігантів: "Точні вимірювання кривих обертання виявили, наприклад, радіальні градієнти тиску та вертикальні потоки, ймовірно, зумовлені прогалинами, вирізаними в щільності поверхні газу Юпітером -планові маси на диску HD 163296 ».
Дослідження представляє багато вагомих доказів на підтримку протопланет. Але автори визнають, що можуть бути й інші причини. Одна з них - у самих даних.
"Декілька спостережувальних ефектів і фізичних механізмів можуть створювати особливості в карти каналів, які виглядають як перемикання швидкості", - вважають автори. «Найбільш очевидний - це процес реконструкції при низькому співвідношенні сигнал-шум, який часто призводить до випромінювання випромінювання, яке може бути помилково сприйняте. Ми не можемо виключити наявність таких артефактів у даних DSHARP ... "
Але вони вжили заходів для усунення цих помилок, і наприкінці своєї статті вони роблять кілька підсумків:
- "Ми знайшли дев'ять локалізованих (специфічних для каналу) збурень швидкості, що вказують на некеплерові руху в спостереженнях DSHARP 8 протопланетних дисків з 18 обраних джерел".
- "Наявність вбудованих планет природно би пояснювала як кільця континууму, так і відхилення швидкості газу від обертання Кеплеріана".
- "Якщо планети справді відповідають за ці орієнтири швидкості руху, вони повинні мати маси порядку маси Юпітера."
- У кількох випадках автори не могли дійти певних висновків. "... невизначення інших дисків або інших прогалин у дисках, де ми виявили перелом, не обов'язково означає відсутність планет масою Юпітера".
Так що там у нас є. Цей ґрунтовний та цікавий документ висуває думку про те, що прогалини в кругозірних дискових сміттях дійсно викликані дитячими планетами.
Коли наша спостережлива сила зростає, і коли телескопи, такі як Джеймс Вебб та інші, починають діяти, дані, швидше за все, стануть більш переконливими.
Але в науці ви не знаєте, поки не знаєте.
Більше:
- Прес-реліз: Вибране зображення: Докази для планет на дисках?
- Дослідницький документ: Дев'ять локалізованих відхилень від кеплеріанового обертання в циркулярних дисках DSHARP: кінематичні дані для протопланет, що вирізають прогалини
- Космічний журнал: Подивіться на цю захоплюючу різноманітність планетоутворюючих дисків навколо інших зірок
