«Хаббл» и «Уэбб» обнаружили удивительно гладкий диск вокруг Веги
Группа астрономов из Университета Аризоны использовала космические телескопы «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» для беспрецедентного детального изучения протопланетного диска из обломков диаметром около 150 миллиардов километров, окружающего Вегу.
«С помощью телескопов «Хаббл» и «Уэбб» вы получаете очень четкое изображение Веги. Это загадочная система, потому что она не похожа на другие околозвездные диски, которые мы изучали», — сказал Андраш Гашпар из Университета Аризоны, член исследовательской группы. «Диск Веги гладкий, удивительно гладкий».
Большим сюрпризом для исследовательской группы стало то, что нет никаких очевидных доказательств того, что одна или несколько крупных планет пролетают сквозь диск, обращенный к нам лицом. «Это заставляет нас переосмыслить диапазон и разнообразие экзопланетных систем», — сказала Кейт Су из Университета Аризоны, ведущий автор статьи, представляющей выводы Уэбба.
[справа] Космический телескоп Джеймс Уэбб показывает свечение теплой пыли в гало диска на расстоянии 36 миллиардов км. Внешний диск (аналог пояса Койпера в Солнечной системе) простирается от 11 до 24 миллиардов км. Внутренний диск простирается от внутреннего края внешнего диска вниз до непосредственной близости к звезде. Наблюдается заметное падение поверхностной яркости внутреннего диска примерно от 5,9 до 11,5 миллиарда км.
© NASA, ESA, CSA, STScI, S. Wolff (University of Arizona), K. Su (University of Arizona), A. Gáspár (University of Arizona)
Распределение пыли в диске обломков Веги является слоистым, поскольку давление звездного света выталкивает более мелкие частицы быстрее, чем более крупные. «Различные типы физики будут определять местоположение частиц разного размера в разных местах», — сказала Шайлер Вольф из команды Университета Аризоны, ведущий автор статьи, представляющей результаты Хаббла. «Тот факт, что мы видим, как размеры частиц пыли сортируются, может помочь нам понять базовую динамику в околозвездных дисках».
Диск Веги имеет едва заметный зазор, примерно в 60 а.е. (астрономических единицах) от звезды (в два раза больше расстояния Нептуна от Солнца), но в остальном он очень гладкий на всем протяжении, пока не теряется в сиянии звезды. Это показывает, что там нет планет, по крайней мере, с массой Нептуна, вращающихся по большим орбитам, как у нас в Солнечной системе, говорят исследователи.
Разнообразие дисков
Недавно рожденные звезды аккрецируют материал из диска пыли и газа, который является сплющенным остатком облака, из которого они формируются. В середине 1990-х годов Хаббл обнаружил диски вокруг многих недавно сформированных звезд.
Диски, вероятно, являются местами формирования планет, миграции, а иногда и разрушения. Полностью созревшие звезды, такие как Вега, имеют пылевые диски, обогащенные продолжающимися столкновениями между вращающимися по орбите астероидами и обломками испаряющихся комет. Это первичные тела, которые могут существовать до нынешнего возраста Веги в 450 миллионов лет (наше Солнце примерно в десять раз старше Веги).
Пыль в нашей солнечной системе (рассматриваемая как зодиакальный свет) также пополняется малыми телами, выбрасывающими ее со скоростью около 10 тонн в секунду. Эта пыль разбрасывается планетами. Все это дает стратегию обнаружения планет вокруг других звезд, не видя их напрямую — просто наблюдая за тем, как они влияют на пыль.
«Вега продолжает оставаться необычной», — сказала Шайлер Вольф. «Архитектура системы Веги заметно отличается от нашей собственной солнечной системы, где гигантские планеты, такие как Юпитер и Сатурн, не дают пыли распространяться так, как это происходит в случае с Вегой».
Для сравнения, есть близлежащая звезда Фомальгаут, которая находится примерно на том же расстоянии, возрасте и температуре, что и Вега. Но околозвездная архитектура Фомальгаута сильно отличается от Веги. У Фомальгаута есть три вложенных пояса обломков.
«Учитывая физическое сходство между звездами Вега и Фомальгаут, почему Фомальгаут, похоже, смог сформировать планеты, а Вега — нет?» — говорит Джордж Рике из Университета Аризоны, член исследовательской группы. «В чем разница? Создали ли эту разницу околозвездная среда или сама звезда? Что озадачивает, так это то, что в обоих случаях работает одна и та же физика».
Легендарная Вега
Расположенная в созвездии Лиры, Вега является одной из самых ярких звезд на северном небе. Вега легендарна, потому что она предложила первое доказательство существования вещества, вращающегося вокруг звезды — предположительно, материала для создания планет — как потенциального места обитания жизни.
Впервые эту гипотезу выдвинул Иммануил Кант в 1775 году. Но прошло более 200 лет, прежде чем в 1984 году были собраны первые наблюдательные доказательства. IRAS (инфракрасный астрономический спутник) НАСА обнаружил загадочный избыток инфракрасного света от теплой пыли. Он был интерпретирован как оболочка или диск пыли, простирающийся на два радиуса орбиты Плутона от звезды.
В 2005 году инфракрасный космический телескоп Spitzer запечатлел кольцо пыли вокруг Веги. Это было дополнительно подтверждено наблюдениями с использованием субмиллиметровых телескопов, включая субмиллиметровую обсерваторию Калтеха на Мауна-Кеа, а также ALMA в Чили и космический телескоп Herschel, но ни один из этих телескопов не смог увидеть много деталей.
«Наблюдения Хаббла и Уэбба вместе дают настолько больше деталей, что они говорят нам что-то совершенно новое о системе Веги, чего никто не знал раньше», — сказал Джордж Рике.