Исследовательская группа, возглавляемая астрономами из Университета Осаки и Университета Ибараки, наблюдала молодую звезду, обозначенную HD142527, в созвездии Волчанка (Волк) с ALMA. Изображение ALMA показывает, что космическая пыль, которая является составным материалом планет, вращается вокруг звезды в виде асимметричного кольца. Измеряя плотность пыли в самой плотной части кольца, астрономы обнаружили, что вполне возможно, что в этой области сейчас формируются планеты.
Эта область находится далеко от центральной звезды, примерно в 5 раз больше, чем расстояние между Солнцем и Нептуном. Это первое твердое свидетельство образования планет, обнаруженное так далеко от центральной звезды в протопланетном диске. Исследовательская группа планирует дальнейшие наблюдения HD 142527 с помощью ALMA для более подробного изучения, а также других протопланетных дисков, чтобы иметь полное представление о формировании планеты в целом.
Предпосылки исследованияК настоящему времени открыто более 1000 внесолнечных планет, и широко признано, что Солнце — не единственная звезда, у которой есть планеты.
При исследовании внесолнечных планет астрономы обнаружили множество планет, таких как газообразные планеты-гиганты, подобные Юпитеру, которые вращаются вокруг центральных звезд по гораздо меньшей орбите, чем у Меркурия, и планеты, которые имеют очень большую орбиту далеко за пределами Нептуна. орбита. Хотя было обнаружено такое разнообразие внесолнечных планет, процесс образования планет еще предстоит хорошо понять. Это одна из самых приоритетных проблем современной астрономии, и все большее количество наблюдений проводится для изучения области формирования планет вокруг молодых звезд.Наблюдения с ALMA
Исследовательская группа выбрала молодую звезду HD 142527 в созвездии Lupus (Волк) в качестве цели своих наблюдений ALMA. В ходе предыдущих наблюдений за диском вокруг HD 142527 с помощью телескопа Subaru они обнаружили разрыв внутри диска и особую форму внешнего диска. ALMA зарегистрировала субмиллиметровое излучение пылевого кольца вокруг звезды. Эмиссия имеет неравномерное распределение, и северная сторона в 30 раз ярче слабой южной стороны. «Мы очень удивлены яркостью северной стороны, — сказал Мисато Фукагава, руководитель группы и доцент Университета Осаки. «Самая яркая часть в субмиллиметровом диапазоне расположена далеко от центральной звезды, а расстояние сравнимо с пятикратным расстоянием между Солнцем и Нептуном.
Я никогда не видел такого яркого узла в таком отдаленном месте. Это сильное субмиллиметровое излучение может интерпретироваться как указание на то, что в этом месте накоплено большое количество материала.
Когда накоплено достаточное количество материала, здесь могут образоваться планеты или кометы. Чтобы исследовать эту возможность, мы измерили количество материала ».При расчете количества материала на основе субмиллиметровой эмиссии важным параметром является температура материала. Команда оценила температуру в плотной области по наблюдениям изотопомеров окиси углерода.
В результате команда достигла двух возможностей; образование газообразной планеты-гиганта или скалистой планеты. Если количество пыли и газа сравнимо с количеством пыли и газа в типичной среде Вселенной (соотношение масс пыли и газа составляет от 1 до 100), плотная область достаточно массивна, чтобы привлечь большое количество газа из-за самогравитации и образуют гигантские газообразные планеты в несколько раз массивнее Юпитера.
Хотя это похоже на процесс образования звезд в космических облаках, это был первый случай, когда возможность такого процесса формирования планет была прямо предложена наблюдениями за протопланетными дисками. Другая возможность — это образование «пылевой ловушки», в которой количество пыли исключительно выше, чем в другой части диска.
Если ловушка для пыли образована в диске, могут образоваться каменистые планеты земного типа, небольшие тела, такие как кометы, или ядра газообразных планет. В обоих случаях весьма вероятно, что планеты формируются в плотной части диска вокруг HD 142527.
Основы двух упомянутых выше процессов формирования планет были теоретически предсказаны более 30 лет назад. Астрономы предполагают, что формирование планет нашей Солнечной системы началось со столкновения и слияния огромного количества пыли, затем концентрация пыли вырастет в несколько ядер планет (протопланет), и эти ядра эволюционируют в планеты в результате многочисленных столкновений и слияний. . Некоторые ядра захватывают массивную атмосферу, образуя газообразный гигант.
Считалось, что оба процесса происходят близко к центральной звезде (примерно на расстоянии Юпитера и Сатурна от Солнца) в планетных системах, подобных нашей Солнечной системе, но новые результаты ALMA опровергают это общепринятое предположение. Мунетаке Момосе, член команды и профессор Университета Ибараки, говорит: «Непосредственное наблюдение за местом формирования планеты — одна из важнейших целей ALMA.
Наши наблюдения успешно обнаружили уникального кандидата в неожиданно удаленном от центральной звезды месте. Я считаю, что ALMA принесет нам еще более удивительные результаты ».
Будущие перспективыИсследовательская группа обнаружила две возможности в процессе формирования планеты, происходящем в диске вокруг HD 142527. Следующим шагом будет точное измерение количества газа, чтобы определить, какой процесс задействован. Команда продолжит подробные наблюдения с использованием ALMA с улучшенными возможностями.
Фукагава говорит: «HD 142527 является своеобразным объектом, насколько нам известно. Однако с тех пор, как началась ранняя научная работа ALMA, были обнаружены другие асимметричные протопланетные диски. Наша конечная цель — выявить главный физический процесс, который контролирует формирование планет.
Для достижения этой цели важно получить исчерпывающее представление о формировании планеты посредством наблюдений за множеством протопланетных дисков. Мы надеемся стать частью этого великого предприятия ».