«Ooompah, loompah, рутина ржавчины ... ALMA находит кометы, прячущиеся в пыли». Согласно многим исследованиям последних лет, астрономы знают, что планеты, кажется, повсюду вокруг звезд. Теперь, благодаря одному симпатичному телескопу, массиву больших миллиметров / субмиллиметров (ALMA) Atacama, наука сделала большой шаг вперед в понимании того, как мельчайшие частицы пыли на протопланетном диске могут однажды превратиться в более крупный формат.
Чуть менее 400 световых лет от Земли - это молодая солнечная система, каталогизированная как Oph IRS 48. На снимках, сделанных по ее внешнему периметру, астрономы обнаружили жизненно важный ключ в своих вихревых массах пыли - область в форме полумесяца, названную « пылеуловитель ». Исследователи считают, что эта область может быть защитным коконом, который позволяет скалистым образованиям принимать форму. Почему такой регион важен? Это фактор разгрома. Когда астрономы пытаются смоделировать пыль со скалистых образований, они обнаруживают, что частицы самоуничтожаются ... либо врезаясь друг в друга, либо втягиваясь в центральную звезду. Для того, чтобы они продвинулись выше определенного размера, они просто должны иметь область защиты, чтобы позволить им расти.
«Существует большое препятствие в длинной цепочке событий, которая ведет от крошечных частиц пыли к объектам размером с планету», - сказал Тил Бирнстил, исследователь из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс, и соавтор статья опубликована в журнале Science. «В компьютерных моделях формирования планет пылевые зерна должны вырасти от субмикронных размеров до объектов, в десять раз превышающих массу Земли всего за несколько миллионов лет. Но как только частицы вырастают достаточно большими, они начинают набирать скорость и либо сталкиваются, отправляя их обратно на круги своя, либо медленно смещаются внутрь, препятствуя дальнейшему росту ».
Так где же может спрятаться новорожденная планета, комета или астероид? Нинке ван дер Марел, аспирант Лейденской обсерватории в Нидерландах и ведущий автор статьи, использовала ALMA вместе со своими коллегами, чтобы внимательно изучить Oph IRS 48 и обнаружила газовый поток с центральным отверстие. Это отсутствие частиц пыли сильно отличалось от более ранних результатов, полученных на очень большом телескопе ESO.
«Сначала форма пыли на изображении стала для нас полной неожиданностью», - говорит ван дер Марел. «Вместо кольца, которое мы ожидали увидеть, мы нашли очень четкую форму кешью! Мы должны были убедить себя, что эта особенность реальна, но сильный сигнал и четкость наблюдений ALMA не оставили сомнений относительно структуры. Потом мы поняли, что нашли.
Сюрприз? Вы ставите. Команда обнаружила область, где крупные частицы пыли оставались в плену и могли продолжать набирать массу, поскольку все больше и больше зерен сталкивались и сливались вместе. Здесь была «ловушка пыли», которую предсказывали теоретики.
Загрузка плеера…
Так, что составляет это? Чтобы удерживать частицы пыли вместе и формировать, требуется вихрь - область высокого давления для их защиты. Чтобы сформировать этот вихрь, должен присутствовать большой объект, либо звезда-компаньон, либо газовый гигант. Подобно лодке, которая течет по водам, наполненным водорослями, вторичный объект на планетарном диске расчистил бы путь, создав критические вихри и вихри, необходимые для образования пылевой ловушки. В то время как предыдущие исследования Oph IRS 48 обнаружили жесткое кольцо газообразного монооксида углерода в сочетании с пылью, не было обнаружено никакой «ловушки». Однако это не означает, что наблюдение было отрицательным. Астрономы также обнаружили разрыв между внутренней и внешней частями солнечной системы - ключ к присутствию необходимого большого тела.
Условия были подходящими для возможной ловушки для пыли. Введите ALMA. Теперь исследователи смогли видеть и газ, и более крупные частицы пыли одновременно. Эти новые наблюдения привели к открытию, которое еще ни один телескоп не обнаружил ... изогнутая выпуклость во внешней части диска.
Как объясняет ван дер Марел: «Скорее всего, мы смотрим на некую фабрику комет, так как условия для роста частиц от миллиметра до размера кометы правильные. Пыль вряд ли сформирует полноразмерные планеты на таком расстоянии от звезды. Но в ближайшем будущем ALMA сможет наблюдать пылеуловители ближе к своим родительским звездам, где работают те же механизмы. Такие пылеуловители действительно станут колыбелью для новорожденных планет ».
По мере того как более крупные частицы мигрируют в области повышенного давления, пылеуловитель приобретает форму. Чтобы подтвердить свои выводы, исследователи использовали компьютерное моделирование, чтобы показать, что область высокого давления может возникнуть в результате движения газа на краях отверстия. Это совпадает с наблюдением за диском Oph IRS 48.
«Сочетание работы по моделированию и высококачественных наблюдений ALMA делает этот проект уникальным», - говорит Корнелис Даллемонд из Института теоретической астрофизики в Гейдельберге, Германия, который является экспертом по эволюции пыли и моделированию дисков, а также членом команды , «Примерно в то время, когда были получены эти наблюдения, мы работали над моделями, предсказывающими именно такие структуры: очень удачное совпадение».
«Эта структура, которую мы видим в ALMA, может быть уменьшена, чтобы представить, что может происходить во внутренней солнечной системе, где будет образовываться больше похожих на Землю скалистых планет», - сказал Бирнстил. «Однако в случае этих наблюдений мы можем наблюдать нечто похожее на формирование нашего пояса Койпера Солнца или Облака Оорта, области нашей солнечной системы, где, как полагают, происходят кометы».
Как и фабрика мечты нашего детства, ALMA все еще строится. Эти уникальные наблюдения были сделаны с помощью приемников ALMA Band 9 - европейского оборудования, которое позволяет ALMA создавать самые четкие и подробные изображения.
«Эти наблюдения показывают, что ALMA способна обеспечить трансформационную науку, даже когда используется менее половины всего массива», - говорит Эвин ван Дисхек из Лейденской обсерватории, которая более 20 лет является крупным участником проекта ALMA. , «Невероятный скачок как чувствительности, так и резкости изображения в Band 9 дает нам возможность изучать основные аспекты формирования планет такими способами, которые раньше были просто невозможны».
Оригинальная история Источник: ESO News Release. Для дальнейшего чтения: пресс-релиз NRAO.
