Астрономы изучили формирования планетных систем на ранних стадиях звездной эволюции

Происхождение планет и условия, при которых они формируются, остаются одними из самых интригующих вопросов астрономии. Наша Солнечная система, как и другие планетные системы, возникла из протопланетного диска — вращающегося облака газа и пыли, окружавшего молодую звезду. Однако ключевой вопрос заключается в том, когда именно начинается процесс планетообразования. Новые исследования с использованием передовых методов радиоастрономии позволяют заглянуть в самые ранние этапы формирования звезд и планет, переворачивая прежние представления о временных рамках этого процесса.

Протопланетные диски представляют собой динамические структуры, где под действием гравитации и турбулентности происходит аккреция материала на звезду и образование планет. Если в диске присутствует протопланета, ее гравитация взаимодействует с окружающим веществом, создавая характерные субструктуры — кольца, спиральные рукава или разрывы. Эти особенности служат косвенными свидетельствами формирования планет, позволяя астрономам изучать их даже на самых ранних стадиях.

Прорыв в наблюдениях с ALMA

Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка (ALMA) совершила революцию в изучении протопланетных дисков благодаря беспрецедентному разрешению. Крупные проекты, такие как DSHARP и eDisk, выявили детальное распределение пыли в дисках вокруг молодых звезд.

• DSHARP исследовал диски звезд возрастом более 1 миллиона лет, обнаружив множество кольцевых и спиральных структур.
• eDisk сосредоточился на более молодых объектах (10 000–100 000 лет), где субструктуры оказались менее выраженными.

Эти результаты намекали на то, что планетообразование может начинаться раньше, чем считалось, но для подтверждения требовались наблюдения дисков промежуточного возраста.

Новый подход: сверхвысокое разрешение и большая выборка

Чтобы преодолеть ограничения традиционных методов, исследователи применили инновационный подход — сверхвысокоразрешающую визуализацию с разреженным моделированием. Используя программное обеспечение PRIISM, они реконструировали архивные данные ALMA, добившись разрешения в три раза выше, чем при стандартной обработке.

В фокусе исследования оказались 78 протопланетных дисков в области звездообразования Змееносца (460 световых лет от Солнца). Среди них:

• 27 дисков с четкими кольцевыми или спиральными структурами (15 из них обнаружены впервые).
• Статистический анализ показал, что субструктуры появляются уже через несколько сотен тысяч лет после рождения звезды, при радиусе диска более 30 астрономических единиц.

Значение открытия: планеты формируются раньше, чем предполагалось

Это открытие меняет представление о временных рамках планетообразования. Раньше считалось, что планеты формируются на поздних стадиях эволюции диска, когда большая часть газа уже рассеялась. Однако новые данные указывают на то, что планеты начинают расти одновременно с молодой звездой, в условиях, когда диск еще богат веществом.

Перспективы и дальнейшие исследования

Хотя текущие результаты относятся к дискам в Змееносце, следующий шаг — проверить, является ли эта тенденция универсальной. Будущие наблюдения других регионов звездообразования с использованием методов сверхвысокого разрешения помогут уточнить механизмы планетообразования и, возможно, приблизиться к разгадке происхождения жизни во Вселенной.

Исследование демонстрирует, что планеты могут формироваться гораздо раньше, чем предполагали предыдущие модели. Это открытие не только углубляет наше понимание звездной и планетарной эволюции, но и подчеркивает важность инновационных методов обработки данных в современной астрономии. Следующее поколение телескопов, в сочетании с передовыми алгоритмами, позволит заглянуть еще глубже в тайны рождения планетных систем.