С новыми инструментами астрономы заполняют все части, которые помогают объяснить, как планеты формируются из протяженных дисков газа и пыли вокруг новорожденных звезд. Но астрономы нашли один протопланетный диск, который отказывается расти. Ему 25 миллионов лет, и он до сих пор не перешел на формирование планет. Ли Хартманн работает в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики и является ведущим автором статьи, объявляющей о находке.
Послушайте интервью: «Планетарный диск, который отказывается расти» (6 МБ)
Или подписаться на подкаст: universetoday.com/audio.xml
Фрейзер Каин: Вы нашли самый старый планетарный диск. Можете ли вы дать мне понять, как это необычно?
Ли Хартманн: Это самый старый планетарный или протопланетный диск. Самому старому, которого мы нашли раньше, было около 10 миллионов лет, так что это примерно в 2-2,5 раза больше, чем все, что мы нашли раньше.
Фрейзер: Было ли это большим сюрпризом найти что-то старое?
Хартманн: Да, кажется, что половина или больше звезд имеют какой-то вытянутый пыльный диск с чем-то, что могло бы создать планеты. В возрасте около миллиона лет или около того. А потом, примерно через 10 миллионов лет, вам понравится 10% всех звезд или, может быть, даже меньше. Так что найти эту вещь в два раза было действительно замечательно. Мы думали, что к 20 миллионам лет мы действительно опустимся до нуля за все, что по-прежнему будет содержать пыль, похожую на планетарный диск.
Фрейзер: Что могло бы так долго сохранять стабильность диска?
Хартманн: Это не совсем понятно. Центральная система в этом случае на самом деле представляет собой близкую двойную звезду, и поэтому возможно - в отличие от одной звезды в нашей солнечной системе - есть две, почти равные по массе звезды, которые вращаются вокруг очень близкой орбиты и хотя-то размером где-то между орбитой Меркурия и орбитой Венеры; что-то такого размера. Это может быть своего рода взбалтыванием, потому что каждая звезда имеет свою собственную гравитацию, и когда они движутся, они могут взбивать диск и перемешивать частицы. То, что мы думаем о том, что происходит с планетами, так это то, что пыль, маленькие пылевые кролики, электростатически слипаются в маленькие маленькие комочки, а затем она становится все больше и больше. И это делает камни, а затем это делает вещи, которые больше похожи на астероиды, и, наконец, планеты. И этап формирования планеты - это то, что действительно очищает всю эту пыль. И поэтому этот процесс считается очень деликатным, и все происходит в течение тысяч или миллионов лет. Вполне возможно, что если вы немного взбалтываете, удерживая частицу в взвешенном состоянии, то они не так хорошо слипаются и не проходят через весь процесс формирования планет, как это делают большинство других звезд.
Фрейзер: Насколько распространенным было бы что-то подобное? Поскольку это самый старый из найденных, вы думаете, что рядом есть другие, или это просто случайность?
Хартманн: Трудно представить, что в галактике есть только одна вещь, не говоря уже о всей Вселенной. Но, насколько мы можем судить, это должно быть очень редкое явление. Мы можем видеть большие скопления звезд, которым 30 миллионов лет, 50 миллионов лет, 100 миллионов лет, и они не нашли ничего подобного в нескольких сотнях или даже тысячах звезд. Вероятно, это 1 к 1000, может быть, или что-то в этом роде. Это то, что я бы догадался, но это трудно понять. Мы недостаточно внимательно посмотрели на эти вещи. Мы не смогли до недавнего времени. Космический телескоп Spitzer обладает гораздо большей чувствительностью, чем все, что мы могли сделать раньше. Это просто в сотни тысяч раз увеличило нашу способность обнаруживать слабые источники, подобные этой. Мы просто делаем первые шаги ребенка, чтобы исследовать то, что там и в нашем собственном районе. С телескопом Spitzer они начинают смотреть на некоторые из этих других кластеров, они подтверждают, что вдвое возраст этой системы, менее 1 на 1000, таков. Это действительно довольно уникальная система. Должно быть, мы поймали его в некоторых особых обстоятельствах.
Фрейзер: Вы думаете, что это может продолжаться миллионы и миллионы лет? Это все еще ранний возраст для этого?
Хартманн: Это то, что мы не очень хорошо понимаем. И одна из причин изучения таких систем заключается в том, что нам действительно нужна большая помощь в понимании физики этого. Физика того, как планеты формируются из в основном пылевых кроликов. Это просто такой сложный процесс, и есть много вещей, которые мы не совсем понимаем, что нам действительно нужно больше обзоров этих вещей. Я действительно не знаю, что произойдет с этой системой. Мое собственное мнение состоит в том, что, вероятно, он не будет продолжать и коагулировать на планетах, если он еще этого не сделал. Теория предполагает, что есть своего рода порог, который вы должны встретить. У вас должно быть достаточно вещей, чтобы это произошло, чтобы по-настоящему справиться с трудностями создания больших тел, которые могут затем смести всю меньшую пыль и очистить диск. Если вы никогда не достигнете этого порога, вы, возможно, никогда не создадите никаких планет. Я предполагаю, что это может просто исчезнуть, и некоторые из частиц пыли будут либо взорваны, либо медленно закрутятся в звезду, и это конец, но мы не совсем понимаем.
Фрейзер: Обсуждались ли ранее образующие планеты диски вокруг бинарных систем?
Хартманн: Да, если я могу просто сказать, что мы предполагаем, что эти диски создают планеты. У нас не было полноценного пистолета для курения, чтобы сказать, что эти пыльные диски на самом деле делают планеты. Я думаю, что это очень большая вероятность, потому что мы видим всю эту распределенную пыль вокруг очень молодых звезд, а потом все исчезло. Мы знаем, что мы должны коагулировать всю пыль, получать мелкие вещи и помещать их в большие вещи для создания планет. Итак, это предположение, которое мы делаем, но я просто хотел сказать, что мы на самом деле не связали точки в этом вопросе.
Фрейзер: Правильно, диски были видны вокруг таких двоичных систем?
Хартманн: Да, они имеют. Эта проблема заключается в том, что в принципе вы не можете располагать диск на той же орбите, что и бинарная. Другая звезда просто поглотит всю пыль, или испарит ее, или сдует ее. С другой стороны, если у вас очень широкий двоичный файл, если у вас есть что-то, где другая звезда находится очень далеко, у вас может быть диск внутри этого двоичного файла, и он не знает, что вокруг него вращается еще одна звезда. Мы вращаемся вокруг Солнца, и Юпитер находится там в нескольких астрономических единицах, и это только делает небольшие возмущения на орбите Земли. Точно так же у вас может быть система, в которой две звезды находятся относительно близко друг к другу, а диск находится далеко за пределами удаленной области. И так, на тот диск, похоже, есть только одна звезда. Это не совсем так, потому что две звезды вращаются вокруг, поэтому гравитация немного взбивает их. Но это не так уж далеко от простого объекта. Так что, если диск намного больше двоичного файла или меньше двоичного, все в порядке. Однако если диск намного больше двоичного, он может быть настолько ненадежным и настолько размазанным, что никогда не сможет эффективно коагулировать планеты. Это то, что мы могли бы предсказать, но это еще не то, что мы еще можем продемонстрировать на наблюдательной основе.
Фрейзер: У тебя есть какие-то наблюдения за запланированными для этого наблюдениями?
Хартманн: Я думаю, что мы хотели бы попытаться сделать наблюдения более длинных волн, чтобы увидеть, где заканчивается диск, потому что в этом наборе наблюдений мы в основном говорим, что есть диск, но мы не знаем, как большой это. Вопрос в том, есть ли что-нибудь вне этой системы, что могло бы также нарушить работу диска. Это может быть даже тройная система для всех, кого мы знаем, с гораздо более широким спутником малой массы, которого мы не видели. И это действительно могло бы взбить его и, по крайней мере, препятствовать тому, чтобы диск позволил планетам свертываться. И еще одна вещь, которую мы пытаемся сделать, - это то, что мы пытаемся идентифицировать другие системы, подобные этой, которым также 20 миллионов лет и 30 миллионов лет. Если мы сможем найти что-нибудь еще из этих вещей, просто посмотрим, насколько они распространены, и являются ли они всеми двоичными файлами, или что в них особенного, что позволяет им длиться так долго. По сути, мы пытаемся увидеть, как диск превращается в планеты, но, конечно, на это уйдут миллионы лет, поэтому вы не сможете выполнить это до конца - по крайней мере, я не смогу выполнить его до конца. Это как снимок населения. У вас есть старики, молодые люди, дети и так далее. И вы пытаетесь сделать вывод, как эволюция идет от объединения различных частей. А потом некоторые люди становятся большими или лучше питаются, и у них другая культура или что-то в этом роде, и вы пытаетесь увидеть, как различные эффекты влияют на население из этого снимка. Попытка найти другие системы, подобные этой, является способом проведения эксперимента, чтобы увидеть, что происходит, если у вас гораздо более широкий двоичный файл, или что происходит, если это другая массовая звезда в середине. Мы на самом деле не можем провести эксперимент, но если мы найдем достаточно разных типов объектов, подобных этому, то природа провела эксперимент в разных местах, и нам просто нужно выйти и посмотреть на него.
Это открытие было первоначально объявлено в журнале Space 19 июля 2005 года.
