Потрясающие снимки показывают турбулентное рождение гигантской планеты

Вихревое облако пыли и газа на расстоянии более 530 световых лет — не просто шумное чудо. Это новая часть головоломки показывающей, как планеты растут от крошечных зерен до гигантских глобусов.

Астрономы получили новые снимки протопланетного диска в ближней инфракрасной области вокруг молодой звезды AB Aurigae. Они показывают спиральные возмущения, которые, по мнению исследователей, вызваны возникающей из пыли планетой.

«На ранней стадии формирования планеты гидродинамическое моделирование показывает, что процесс аккреции генерирует в месте расположения планеты внутреннюю и внешнюю спиральную структуру из-за резонансов Линдблада, вызванных взаимодействиями диска с планетой», — пишут исследователи в своей статье.

«Хотя этот важный шаг хорошо описан в теории, данные наблюдений редки и не полностью убедительны».

Новые снимки — одни из лучших, которые мы наблюдали при этом процессе в действии.

Формирование планет — увлекательный процесс. Во-первых, должна сформироваться звезда, раскручивая вокруг себя гигантский диск из пыли и газа. Когда это будет свершится оставшийся диск начинает слипаться, образуя куски — астероиды, кометы, карликовые планеты и, конечно же, планеты.

Во-первых, электростатические силы объединяют крошечные комки холодного материала. Затем, по мере того как эти комки увеличиваются в размерах, они начинают генерировать достаточно гравитационной энергии, чтобы привлечь больше пыли, создавая плотный, компактный объект.

Во время этого процесса орбиты частиц пыли вокруг формирующейся планеты возмущаются, и форма их орбит становится эллиптической, создавая колебания между их самой близкой и самой дальней точкой.

Если это колебание кратно орбитальному периоду частицы, оно создает резонанс, называемый резонансом Линдблада, который должен генерировать спиральную структуру.

Этот резонанс, как считают астрономы, создает спиральные рукава массивных галактик. Но то, что является большим во Вселенной, часто также бывает маленьким. Мы увидели ту же самую физику в кольцах Сатурна, и она должна наблюдаться и при формировании планет.

AB Aurigae одна из самых близких звезд в своем роде — очень молодая, ей менее 10 миллионов лет, окружена толстым протопланетным диском. В 2017 году наблюдения с помощью массива Atacama (ALMA) выявили грубые спиральные формы, которые могли бы стать наиболее востребованными признаками формирования планет.

Итак, международная команда астрономов решила рассмотреть звезду поближе. Используя оборудование SPHERE, установленное на Очень большом телескопе в Чили, они провели высококонтрастные наблюдения AB Aurigae в ближней инфракрасной области в декабре 2019 года и январе 2020 года.

Это привело к самым четким снимкам звезды, которые мы когда-либо видели, захватив слабый свет от более мелких частиц пыли. И в сочетании с более ранними данными ALMA они выявили S-образное возмущение в протопланетном диске, которое очень похоже на спиральные волны, распространяющиеся от аккрецирующей протопланеты.

Протопланета формируется на расстоянии примерно эквивалентному расстоянию Нептуна от Солнца. Ее точный размер трудно измерить, но по оценкам составляет примерно от 4 до 13 раз больше массы Юпитера.

Это еще не полностью подтвержденный результат. Но он указывает на то, что AB Aurigae является многообещающим кандидатом для последующих наблюдений с помощью более мощных телескопов, которые в настоящее время строятся.

Исследование было опубликовано в Астрономии и Астрофизике.

Источники: Фото: (ESO/Boccaletti et al.)