Астрономы нашли знакомую особенность в далекой планетной системе

Насколько типична наша Солнечная система? Вопрос ставит в тупик ученых-планетологов, но обнаружить аналогичные особенности в других планетных системах довольно сложно. И все же астрономы только что нашли одну из них — в виде пояса Койпера вокруг звезды на расстоянии 320 световых лет от нас.

Ученые говорят, что это первое поляриметрическое обнаружение внутреннего кольца, окружающего звезду, которая называется HD 141569A. И это раскрывает новые подробности о критическом периоде развития планетной системы.

HD 141569A на самом деле довольно интересный и хорошо изученный объект. У звезды есть два очень старых компаньона в тройной системе, оба красные карлики в конце своей жизни. Но возраст HD 141569A всего 5 миллионов лет, и она примерно в три раза больше Солнца по массе.

В 1999 году вокруг молодой звезды был обнаружен протопланетный диск с двумя кольцами, расстояние до звезды от которых составляло 220 и 360 астрономических единиц соответственно. Это остатки материала, который кружился вокруг звезды и прирастал к ней, когда она формировалась. Со временем куски материала начинают прилипать друг к другу, накапливаясь в планетах.

В диске у звезды HD 141569A разрыв между двумя кольцами предполагал, что там формируется планета, гравитационно поглощающая весь материал на своей орбите.

У нас, в Солнечной системе, также есть остатки аккреционного диска Солнца, образовавшегося 4,6 миллиарда лет назад. Мы называем его поясом Койпера; Плутон на среднем расстоянии 39,5 астрономических единиц находится в поясе Койпера.

К концу этого планетарного процесса аккреции то, что осталось, называется облаком мусора, и оно может простираться на сотни астрономических единиц. Диск вокруг HD 141569A является гибридом — он находится в переходе между протопланетным диском и облаком мусора.

Гибридные диски являются интересными для ученых-планетологов, поскольку они могут рассказать нам о том, как образуются газовые гиганты и как растущие планетезимали взаимодействуют с газом и пылью в протопланетном диске.

Теперь, изучая рассеянное и искаженное электромагнитное излучение из области вокруг звезды, астрономы увидели аналогичное кольцо вокруг HD 141569A, достигающее максимума на расстоянии 44 астрономических единиц от звезды.

И они нашли не только свидетельство формирования планет, но и намеки на то, что есть еще одна кольцевая структура ближе к звезде.

В частности, они обнаружили спиральный рукав — особенность, обнаруженную в нескольких других протопланетных дисках, включая два внешних кольца HD 141569A, и взятых в качестве доказательства формирования планеты. Основываясь на особенностях спирального рукава, исследователи пришли к выводу, что планета будет иметь массу Юпитера или немногим меньше.

Они также сравнили свои наблюдаемые выбросы с моделями, чтобы найти наиболее подходящую для того типа пыли, который мог ее произвести. Но даже с наиболее подходящими моделями была эмиссия, которую нельзя было учесть.

Однако когда к расчетам добавили еще одно кольцо, расположенное ближе к звезде, это решило проблему. Пояс между 5 и 15 астрономическими единицами прекрасно воспроизводил излучение.

Это детальное исследование может рассказать нам, как рождаются планеты. В свою очередь, оно также может рассказать нам больше о нашей собственной Солнечной системе — и знание того, насколько она нормальна или необычна, может помочь нам понять, как мы появились здесь.

Исследование было принято к публикации в Astronomical Journal и доступно на сайте arXiv.org.