Астрономы провели исследование протопланетных дисков в центре Млечного Пути

За последние десятилетия астрономия добилась значительных успехов в изучении протопланетных дисков — структур, из которых формируются планетные системы. Однако большинство известных дисков расположены в относительно спокойных областях Галактики, что ограничивает понимание процессов звездо- и планетообразования в экстремальных условиях. Центральная молекулярная зона (ЦМЗ) Млечного Пути, находящаяся вблизи Галактического центра, представляет собой уникальную лабораторию для таких исследований. Здесь высокая плотность вещества, турбулентность и сильные магнитные поля создают принципиально иную среду для формирования звезд и планет.

Международная группа ученых из Института астрономии и астрофизики имени Кавли (Пекинский университет), Шанхайской астрономической обсерватории и Института астрофизики Кельнского университета провела масштабное исследование трех молекулярных облаков в ЦМЗ.

Используя массив радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), расположенный в Чили, они получили данные с рекордным разрешением, позволившим выявить более 500 плотных молекулярных ядер — потенциальных мест зарождения звезд и планетных систем. Результаты работы опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics под названием «Двухдиапазонное унифицированное исследование трех облаков центральной молекулярной зоны (DUET). Перепись источников континуума по всему облаку, показывающих низкие спектральные индексы».

Методология и ключевые открытия

Основной сложностью при изучении ЦМЗ является болльшое расстояние (около 26 000 световых лет) и сильное поглощение света межзвездной пылью. Чтобы преодолеть эти препятствия, исследователи применили двухдиапазонные наблюдения на ALMA, регистрируя излучение на двух разных длинах волн с одинаковым пространственным разрешением. Этот подход аналогичен цветовому зрению, позволяющему различать температурные и структурные особенности объектов.

Анализ данных выявил неожиданный результат: более 70% плотных ядер обладали аномально «красным» спектром, то есть их излучение на более коротких волнах было слабее, чем ожидалось. После исключения инструментальных погрешностей и альтернативных объяснений ученые предложили две гипотезы, каждая из которых указывает на присутствие протопланетных дисков.

Первая гипотеза предполагает, что ядра не являются однородными сферами, а содержат компактные, оптически плотные структуры — возможно, протопланетные диски. Их внутренние области поглощают коротковолновое излучение, что приводит к наблюдаемому покраснению. Вторая гипотеза связывает аномалии с ростом пылевых частиц до размеров в несколько миллиметров, что характерно для протопланетных дисков, где происходит слипание мелких пылинок. В обоих случаях вывод остается неизменным: в ЦМЗ активно формируются протопланетные системы.

Значение исследования и перспективы

Если интерпретация данных верна, то только в трех изученных облаках ЦМЗ может находиться более 300 протопланетных дисков. Это открытие бросает вызов традиционным представлениям о звездообразовании в экстремальных условиях. Ранее считалось, что высокая турбулентность и гравитационные возмущения вблизи центра Галактики препятствуют формированию планетных систем. Однако новые данные свидетельствуют, что даже в таких условиях протопланетные диски могут быть широко распространены.

Профессор Петер Шильке из Кельнского университета подчеркнул, что это исследование открывает новое направление в астрофизике — изучение формирования планет в радикально отличающейся от Солнечной системы среде. Дальнейшие наблюдения на ALMA и других телескопах помогут уточнить физические свойства этих дисков, их химический состав и динамику.

Будущие исследования планируется сосредоточить на многополосных наблюдениях, которые позволят точнее определить температуру, плотность и эволюционные стадии протопланетных дисков в ЦМЗ. Это даст ключ к пониманию того, насколько универсальны механизмы планетообразования и могут ли в галактическом центре возникать условия, пригодные для жизни.

Таким образом, работа международной команды не только расширяет знания о ранних этапах формирования планетных систем, но и ставит новые вопросы о разнообразии и устойчивости этих процессов в разных регионах Галактики.