Европейская южная обсерватория (ESO) выпустила потрясающую коллекцию изображений околозвездных дисков, окружающих молодые звезды. Изображения были получены с помощью инструмента SPHERE (Спектро-поляриметрический высококонтрастный экзопланет REsearch) на Очень Большом Телескопе (VLT) ESO в Чили. Мы уже давно рассматриваем изображения околозвездных дисков, но эта коллекция демонстрирует удивительное разнообразие форм, размеры которых могут принимать эти диски.
У нас есть широко распространенная модель звездообразования, подкрепленная многочисленными доказательствами, включая изображения, подобные этим, из ESO. Модель начинается с облака газа и пыли, называемого гигантским молекулярным облаком. Внутри этого облака карман газа и пыли начинает объединяться. В конце концов, поскольку гравитация заставляет материал падать внутрь, карман становится более массивным и оказывает еще большее гравитационное притяжение. Больше газа и пыли продолжает втягиваться.
Материал, который попадает внутрь, также дает некоторый момент импульса карману, который вызывает вращение. Как только накопится достаточно материала, воспламеняется сплав и рождается звезда. В этот момент внутри облака находится протозвезда, а неиспользованный газ и пыль остаются во вращающемся кольце вокруг протозвезды. Это оставшееся вращающееся кольцо называется околозвездным диском, из которого в конечном итоге образуются планеты.
Существуют и другие изображения околозвездных дисков, но их сложно запечатлеть. Чтобы отобразить любое количество деталей на дисках, необходимо заблокировать свет звезды в центре диска. Вот где приходит СФЕРА.
СФЕРА была добавлена к Очень Большому Телескопу ESO в 2014 году. Его основная задача - непосредственно снимать экзопланеты, но она также способна захватывать изображения околозвездных дисков. Для этого он разделяет два типа света: поляризованный и неполяризованный.
Свет, исходящий непосредственно от звезды - на этих изображениях молодая звезда, все еще окруженная околозвездным диском, - неполяризован. Но как только этот звездный свет рассеивается материалом самого диска, он становится поляризованным. Сфера, как следует из ее названия, способна отделить два типа света и изолировать только свет от диска. Именно так инструмент захватывает такие захватывающие образы дисков.
С тех пор, как стало ясно, что экзопланеты не редкость, и что большинство звезд - возможно, все звезды - имеют планеты, вращающиеся вокруг них, понимание формирования солнечной системы стало горячей темой. Проблема была в том, что мы не можем увидеть, как это происходит в реальном времени. Мы можем посмотреть на нашу собственную Солнечную систему и другие полностью сформированные, и сделать предположения о том, как они образовались Но формирование планет спрятано в этих околозвездных пространствах. Просмотр этих дисков имеет решающее значение для понимания связи между свойствами самого диска и планетами, которые образуются в системе.
Диски, представленные в этой коллекции, в основном взяты из исследования DARTTS-S (Диски AR T T звездных звезд со СФЕРОЙ). Звезды Т Таури - молодые звезды, возраст которых менее 10 миллионов лет. В этом возрасте планеты еще находятся в процессе формирования. Звезды находятся на расстоянии от 230 до 550 световых лет от Земли. В астрономических терминах это довольно близко. Но слепящий яркий свет звезд по-прежнему очень затрудняет захват слабого света дисков.
Одно из изображений не является звездой T Tauri и не из исследования DARTTS-S. Диск вокруг звезды GSC 07396-00759, на изображении выше, на самом деле взят из обзора SHINE (SpHere INfrared для экзопланет), хотя сами изображения были получены с помощью СФЕРЫ. GSC 07396-00759 - это красная звезда, которая является частью системы со многими звездами, которая была частью исследования DARTTS-S. Загадочная вещь в том, что красная звезда того же возраста, что и звезда T TAURI в той же системе, но кольцо вокруг красной звезды гораздо более развито. Почему два диска вокруг двух звезд одного возраста так сильно отличаются друг от друга с точки зрения масштаба времени и эволюции - это загадка, и это одна из причин, почему астрономы хотят изучать эти диски гораздо более внимательно.
Мы можем изучить нашу собственную Солнечную систему и посмотреть на положение и характеристики планет, пояса астероидов и пояса Койпера. Исходя из этого, мы можем попытаться угадать, как все это сформировалось, но наш единственный шанс понять, как все это сложилось, - посмотреть на другие более молодые солнечные системы по мере их формирования.
Инструмент СФЕРА и другие будущие инструменты, такие как космический телескоп Джеймса Вебба, позволят нам изучить околозвездные диски вокруг других звезд и выявить детали формирования планет. Эти новые образы от SPHERE - это дразнящий вкус деталей и разнообразия, которые мы можем увидеть.
