Новими інструментами астрономи заповнюють усі шматки, які допомагають пояснити, як планети утворюються з розширених дисків газу та пилу навколо новонароджених зірок. Але астрономи знайшли один протопланетний диск, який відмовляється рости. Це 25 мільйонів років, і досі не перейшов до планет. Лі Хартманн є з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики та головним автором статті, що оголошує про знахідку.
Слухайте інтерв'ю: Планетарний диск, який відмовляється рости (6 МБ)
Або підпишіться на Podcast: universetoday.com/audio.xml
Фрейзер Кейн: Ви знайшли найстаріший планетарний диск. Чи можете ви дати мені відчути, як це незвично?
Лі Хартман: Йдеться про найдавніший планетарний чи протопланетний диск. Найдавніший, який ми знайшли раніше, мав приблизно 10 мільйонів років, тож це приблизно від 2 до 2,5 разів, ніж усе, що ми знайшли раніше.
Фрейзер: Це було великим сюрпризом, щоб знайти щось таке старе?
Хартман: Так, схоже на те, що половина чи більше зірок мають якийсь розширений запилений диск із чимось, що може зробити планети. У віці близько мільйона років. А потім на 10 мільйонів років або близько того, ви зменшите, щоб сподобатися 10% усіх зірок, а може, навіть менше, ніж це. Тож знайти цю річ у подвійному віці було справді досить чудово. Ми думали, що до 20 мільйонів років ми дійсно зведемося до нуля за все, що все ще має навколо себе пил, що дуже нагадувало планетарний диск.
Фрейзер: Що може зберегти диск стабільним так довго?
Хартман: Це не зовсім ясно. Центральна система в цьому випадку насправді є тісною бінарною зіркою, тому можливо - на відміну від однієї зірки у нашій Сонячній системі - є дві, майже рівні зірки маси, які обертаються навколо на дуже близькій орбіті і хоча десь розміром десь між орбітою Меркурія і орбітою Венери; щось такого розміру. Це могло б бути таким, що викручує речі, тому що у кожної зірки є своя сила тяжіння, і, коли вони рухаються навколо, вони можуть підбивати диск і перемішувати частинки. Ми вважаємо, що планети складаються з того, що пил, маленькі зайчики пилу, електростатично злипаються в маленькі грудочки, а потім вони збільшуються і збільшуються. І це робить скелі, а потім робить речі, схожі на астероїди, і нарешті планети. І етап формування планети - це те, що справді очищає весь цей пил. І тому цей процес вважається дуже делікатним, і такі речі осідають протягом кількох тисяч-мільйонів років. Цілком можливо, що якщо ви трохи підгортаєте її, тримаючи частинку підвішеною, вони дійсно не злипаються так добре і не проходять решту планетарного процесу формування, як це робить більшість інших зірок.
Фрейзер: Наскільки спільним може бути щось подібне? Оскільки це найдавніший з них, який ви знайшли, чи вважаєте ви, що поруч є інші, чи це просто загальна сміття?
Хартман: Важко уявити, що в галактиці є лише одне з цих речей, не кажучи вже про весь Всесвіт. Але, наскільки ми можемо сказати, це має бути дуже рідкісним явищем. Ми можемо побачити великі скупчення зірок, яким 30 мільйонів років, 50 мільйонів років, 100 мільйонів років, і вони не знайшли нічого подібного в кількох сотнях і навіть тисячах зірок загалом. Це, мабуть, 1 на 1000, можливо, чи щось подібне. Я б це здогадувався, але це важко знати. Ми недостатньо уважно придивились до цих речей. Ми цього не могли донедавна. Космічний телескоп "Шпіцер" має набагато більшу чутливість, ніж усе, що ми мали змогу зробити раніше. Просто ми зробили фактори, які в сотні тисяч разів здатні виявляти слабкі джерела, як ця річ. Ми просто робимо перші кроки дитини, щоб вивчити, що там, і в нашому сусідстві. За допомогою телескопа Спітцер вони починають дивитися на деякі з цих інших кластерів, вони підтверджують, що вдвічі вік цієї системи, менше 1 на 1000, є таким. Це дійсно досить унікальна система. Ми, мабуть, спіймали це за якихось особливих обставин.
Фрейзер: Ви вважаєте, що це може тривати ще мільйони і мільйони років. Це все ще для цього ранній вік?
Хартман: Це те, що ми не дуже добре розуміємо. І однією з причин для вивчення таких систем є те, що нам справді потрібна велика допомога в розумінні фізики цього. Почнемо з фізики того, як планети утворюються із зайчиків пилу. Це просто такий складний процес, і є всілякі речі, які ми не зовсім розуміємо, що насправді потрібно провести більше опитувань цих речей. Я не знаю, що буде з цією системою. Моя власна думка, що це, мабуть, не буде продовжуватися і згортатися на планети, якщо цього ще не зробили. Теорія говорить про те, що існує певний поріг, який ви повинні дотримуватися. У вас повинно бути достатньо речей, щоб це сталося, щоб дійсно перебрати горб з більших тіл, які потім можуть змітати всю меншу пил і очистити диск. Якщо ви ніколи не досягнете цього порогу, ви ніколи не зробите жодної планети. Я здогадуюсь, що це може просто проникнути, і частина пилових зерен буде або видуватися, або спірально повільно входити в зірку, і це кінець, але ми не дуже розуміємо.
Фрейзер: Чи дивилися планети, що утворюють диски навколо бінарних систем?
Хартман: Так, якщо я можу просто сказати, що ми припускаємо, що ці диски роблять планети. У нас ще не було повного курінного гармати, щоб сказати, що ці запилені диски насправді роблять планети. Я думаю, що це дуже велика ймовірність, тому що ми бачимо, як весь цей розподілений пил навколо дуже молодих зірок, а потім все пропало. Ми знаємо, що нам доведеться згортати весь пил, діставати дрібні речі і класти їх у великі речі, щоб зробити планети. Отже, це припущення, яке ми робимо, але я просто хотів сказати, що ми фактично не пов’язані крапками з цього питання.
Фрейзер: Так, чи диски бачили навколо таких бінарних систем?
Хартман: Так, вони є. Ця проблема полягає в тому, що в основному ви не можете мати орбіту такого ж розміру, як і двійкова орбіта. Інша зірка просто проковтне весь пил, або випарується, або видує. З іншого боку, якщо у вас дуже широкий двійковий файл, якщо у вас є щось, де інша зірка дуже далека, ви можете мати диск добре в цьому бінарному файлі, і він не знає, що навколо нього орбітає інша зірка. Ми орбітуємо навколо Сонця, а Юпітер знаходиться там у кількох астрономічних одиницях, і це робить лише невеликі збурення на орбіті Землі. Аналогічно, у вас може бути система, в якій дві зірки розташовані відносно близько, а диск знаходиться далеко поза межами області. Отже, на цьому диску він майже схожий на одну зірку. Це не зовсім так, тому що дві зірки орбітують навколо, тому сила тяжіння трохи підкручує її. Але це не так далеко від того, щоб мати єдиний об'єкт. Тож, поки диск або набагато більший, ніж двійковий, або менший за двійковий, ви все в порядку. Якщо диск набагато більший, ніж двійковий, він може бути настільки виснажливим і настільки розповсюдженим, що ніколи насправді ефективно не коагулює на планети. Ми б щось передбачили, але це ще не те, що ми можемо демонструвати спостережно.
Фрейзер: Чи є у вас деякі спостереження щодо запланованих для цього спостережень?
Хартманн: Я думаю, що ми хотіли б спробувати зробити це більш довгі хвилі спостережень, щоб побачити, де закінчується диск, тому що в цьому наборі спостережень ми говоримо, що є диск, але ми не знаємо, як великий він. Питання в тому, чи є щось поза цією системою, що також може турбувати диск. Це може бути навіть потрійна система для всіх, що ми знаємо, з набагато більш широким супутником, який має малу масу, і якого ми не бачили. І це справді могло б це зробити, і, принаймні, диск не дозволить планетам згортатися. І тоді інша річ, яку ми намагаємося зробити, - це те, що ми намагаємося ідентифікувати інші подібні системи, яким також є 20 мільйонів років, 30 мільйонів років. Якщо ми зможемо знайти більше цих речей, просто побачимо, наскільки вони поширені, і чи всі вони є бінарними файлами, або що їх особливості, що дозволяє їм тривати так довго. В основному, ми намагаємося бачити процес перетворення диска на планети, але це, звичайно, займає мільйони років, тому ви не можете прослідкувати за цим - принаймні, я не можу прослідкувати за ним. Це як зробити знімок населення. У вас є старі люди, молоді та немовлята тощо. І ви намагаєтеся зробити висновок про те, як йде еволюція від складання різних частин. А потім деякі люди великі, або краще харчуються, і вони мають іншу культуру чи що завгодно, і ви намагаєтеся побачити, який різний вплив на населення має цей знімок. Спробуйте знайти інші подібні системи - це спосіб зробити експеримент, щоб побачити, що станеться, якщо ви маєте набагато ширший бінарний файл, або що станеться, якщо це інша зірка масовості посередині. Ми не можемо експериментувати насправді, але якщо ми знайдемо достатньо різних видів таких предметів, то природа зробила експеримент у різних місцях, і нам просто потрібно вийти та подивитися його.
Про це відкриття спочатку було оголошено в журналі Space 19 липня 2005 року.
