Согласно гипотезе туманности, звезды и их системы планет образуются из гигантских облаков пыли и газа. После гравитационного коллапса в центре (который создает звезду) оставшееся вещество затем образует аккреционный диск на орбите вокруг него. Со временем это вещество поступает к звезде, что позволяет ей стать более массивной, а также приводит к созданию системы планет.
И до этой недели гипотеза туманности была именно этим. Принимая во внимание дистанцию и тот факт, что формирование звездных систем занимает миллиарды лет, быть способным наблюдать процесс на разных этапах довольно сложно. Но благодаря усилиям команды исследователей из США и Тайваня астрономы теперь получили первое четкое изображение молодой звезды, окруженной аккреционным диском.
Как они объяснили в своей статье «Первое обнаружение экваториальной полосы темной пыли в протозвездном диске на субмиллиметровой длине волны», которая недавно была опубликована в журнале Научные достижения - эти диски трудно пространственно разрешить из-за их небольших размеров. Тем не менее, с помощью Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) - который предлагает беспрецедентное разрешение - они смогли распознать диск звезды и изучить его подробно.
Рассматриваемая протозвездная система известна как HH 212, молодая звездная система (40 000 лет), расположенная в созвездии Ориона, примерно в 1300 световых лет от Земли. Эта звездная система известна своей мощной биполярной струей - то есть непрерывными потоками ионизованного газа с его полюсов - которые, как полагают, заставляют ее более эффективно аккрецировать вещество. Из-за своего возраста и своего положения относительно Земли эта система протозвезд в прошлом была популярной целью для астрономов.
По сути, тот факт, что он все еще находится на ранней стадии формирования (и тот факт, что его можно рассматривать с ребра), делает звездную систему идеальной для изучения эволюции звезд с малой массой. Тем не менее, предыдущие поиски имели максимальное разрешение 200 AU, что означало, что астрономы могли получить только намек на маленький пыльный диск. Этот диск выглядел как сплющенная оболочка, спиральная к протозвезде в центре.
Но с разрешением ALMA (8 AU, или в 25 раз выше) исследовательская группа не только смогла обнаружить аккреционный диск, но и в пространственном разрешении выброса пыли на субмиллиметровой длине волны. Как сказал Чин-Фей Ли - научный сотрудник Института астрономии и астрофизики (ASIAA) Academia Sinica (Тайвань) и ведущий автор статьи - в пресс-релизе ALMA:
«Это так удивительно видеть такую детальную структуру очень молодого аккреционного диска. В течение многих лет астрономы искали аккреционные диски на самой ранней фазе звездообразования, чтобы определить их структуру, способ их формирования и как происходит процесс аккреции. Теперь, используя ALMA с его полной разрешающей способностью, мы не только обнаруживаем аккреционный диск, но и детализируем его, особенно его вертикальную структуру ».
То, что они наблюдали, было диском с радиусом примерно 60 астрономических единиц, что немного больше, чем расстояние от Солнца и внешнего края пояса Койпера (50 а.е.). Они также отметили, что диск состоял из силикатных минералов, железа и других межзвездных материалов и состоял из заметного экваториального темного слоя, который был зажат между двумя более яркими слоями.
Этот контраст между светлыми и темными участками был обусловлен относительно низкими температурами и большой оптической глубиной вблизи центральной плоскости диска. Между тем слои выше и ниже центральной плоскости демонстрировали большее поглощение как в оптическом, так и в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн. Из-за этого многоуровневого внешнего вида исследовательская группа описала его как «гамбургер».
Эти наблюдения являются захватывающими новостями для астрономического сообщества, и не только потому, что они первые. Кроме того, они также представляют новую возможность для изучения маленьких дисков вокруг самых молодых протозвезд. А с видами изображений с высоким разрешением, сделанными, возможно, ALMA и другими телескопами следующего поколения, астрономы смогут наложить новые и более строгие ограничения на теории, относящиеся к формированию диска.
Как сказал Чжи-Юнь Ли из Университета Вирджинии (соавтор исследования):
«На самой ранней фазе звездообразования возникают теоретические трудности при создании такого диска, поскольку магнитные поля могут замедлять вращение коллапсирующего материала, предотвращая формирование такого диска вокруг очень молодой протозвезды. Этот новый вывод подразумевает, что эффект замедления магнитных полей при формировании диска может быть не таким эффективным, как мы думали раньше ».
Возможность наблюдать за звездами и планетными системами в их самой ранней фазе формирования а также шанс проверить наши теории о том, как все это делается? Определенно не то, что происходит каждый день!
И обязательно наслаждайтесь этим видео наблюдения, любезно предоставленного ALMA и рассказанного доктором Ли:
