Планеты начинают формироваться, пока молодые звезды все еще растут

Астрономы нашли убедительные доказательства того, что планеты начинают формироваться, пока молодые звезды все еще растут.

Изображение с высоким разрешением, полученное с помощью Атакамского комплекса радиотелескопов ALMA, показывает молодой протозвёздный диск с множеством промежутков и пылевых колец. Этот новый результат, опубликованный в журнале Nature, показывает самый молодой и наиболее подробный пример пылевых колец, действующих как космические колыбели, в которых формируются и закрепляются семена планет.

Международная группа учёных под руководством Доминика Сегура-Кокса из Института внеземной физики им. Макса Планка (MPE) в Германии нацелена на протозвезду IRS 63 с помощью радиообсерватории ALMA. Эта система находится на расстоянии 470 световых лет от Земли и расположена глубоко в плотном межзвёздном облаке L1709 в созвездии Змееносца. Протозвезды возраста IRS 63 все еще покрыты большой и массивной оболочкой из газа и пыли, а протозвезда и диск питаются из этого резервуара материала.

В системах старше 1 000 000 лет после того, как протозвезды закончили собирать большую часть своей массы, кольца пыли были ранее обнаружены в большом количестве. IRS 63 отличается: возраст менее 500 000 лет составляет менее половины возраста других молодых звёзд с пылевыми кольцами, и протозвезда все равно будет значительно увеличиваться в массе. «Кольца в диске IRS 63 очень молодые», — подчёркивает Сегура-Кокс. «Раньше мы думали, что звезды сначала вступают во взрослую жизнь, а потом становятся матерями планет, которые появляются позже. Но теперь мы видим, что протозвезды и планеты растут и развиваются вместе с ранних времён, как братья и сестры».

Планеты сталкиваются с некоторыми серьёзными препятствиями на самых ранних стадиях своего формирования. Они должны вырасти из крошечных частиц пыли, меньше домашней пыли на Земле. «Кольца в диске IRS 63 — это огромные скопления пыли, готовые объединиться в планеты», — отмечает соавтор исследования Аника Шмидеке из MPE. Но даже после того, как пыль сгустится, образуя зародыш планеты, формирующаяся планета может исчезнуть, закручиваясь внутрь и поглощаясь центральной протозвездой. Если планеты начинают формироваться очень рано и на больших расстояниях от протозвезды, они могут лучше пережить этот процесс.

Группа исследователей обнаружила, что в молодом диске IRS 63 находится около половины юпитерианской массы пыли более чем в 20 а.е. от центра (на расстоянии, аналогичном орбите Урана в Солнечной системе). Это не считая количества газа, которое может добавить в 100 раз больше материала. Требуется не менее 0,03 массы твердого вещества Юпитера, чтобы сформировать ядро ??планеты, которое будет эффективно срастаться с газом и расти, образуя гигантскую газовую планету. Член команды Хайме Пинеда из MPE добавляет: «Эти результаты показывают, что мы должны сосредоточиться на самых молодых системах, чтобы по-настоящему понять формирование планет». Например, появляется все больше свидетельств того, что Юпитер на самом деле мог сформироваться намного дальше в Солнечной системе, за орбитой Нептуна, а затем переместился внутрь к нынешнему местоположению. Точно так же пыль, окружающая IRS 63, показывает, что существует достаточно материала вдали от протозвезды и на достаточно молодой стадии, чтобы у этого аналога Солнечной системы был шанс сформировать планеты так, как предположительно образовался Юпитер.

«Размер диска очень похож на размер Солнечной системы», — объясняет Сегура-Кокс. «Даже масса протозвезды лишь немного меньше массы нашего Солнца. Изучение таких молодых планетообразующих дисков вокруг протозвёзд может дать важное понимание нашего собственного происхождения».