С помощью VLT открыты три кольца в протопланетном диске у звезды HD 144432

Изучая нынешнее состояние нашей родной планеты и других объектов Солнечной системы, исследователи разработали подробную картину условий, как они развивались из диска пыли и газа, окружавшего молодое Солнце около 4,6 миллиардов лет назад.

Благодаря потрясающему прогрессу, достигнутому в исследованиях формирования звезд и планет, ученые теперь могут изучать условия в среде вокруг молодых звезд и сравнивать их с условиями, полученными для ранней Солнечной системы.

Используя интерферометр очень большого телескопа (VLTI) Европейской южной обсерватории (ESO), международная группа исследователей под руководством Йожефа Варги из обсерватории Конколи в Будапеште, Венгрия, сделала именно это. Они наблюдали планетообразующий диск молодой звезды HD 144432, находящийся примерно в 500 световых годах от нас.

«При изучении распределения пыли в самой внутренней области диска мы впервые обнаружили сложную структуру, в которой пыль скапливается в трех концентрических кольцах в такой среде», — говорит Рой ван Бокель. Он является ученым из Института астрономии Макса Планка (MPIA) в Гейдельберге, Германия, и соавтором исследовательской статьи, которая вышла в журнале Astronomy & Astrophysicals.

«Этот регион соответствует зоне формирования каменистых планет Солнечной системы», — добавляет Рой ван Бокель. По сравнению с Солнечной системой первое кольцо HD 144432 находится в пределах орбиты Меркурия, а второе близко к траектории Марса. Третье кольцо примерно соответствует орбите Юпитера.

До сих пор астрономы находили такие конфигурации преимущественно в более крупных масштабах, соответствующих системам, находящимся за пределами того места, где Сатурн вращается вокруг Солнца. Кольцевые системы в дисках вокруг молодых звезд обычно указывают на планеты, формирующиеся внутри промежутков, когда они накапливают пыль и газ на своем пути.

Однако HD 144432 является первым примером такой сложной кольцевой системы, расположенной так близко к родительской звезде. Это происходит в зоне, богатой пылью, составной частью каменистых планет, таких как Земля.

Предположив, что кольца указывают на присутствие двух планет, формирующихся внутри промежутков, астрономы оценили, что их массы примерно соответствуют массе Юпитера.

Условия могут быть похожи на раннюю Солнечную систему

Астрономы определили состав пыли по всему диску до расстояния от центральной звезды, что соответствует расстоянию Юпитера от Солнца.

То, что они обнаружили, очень знакомо ученым, изучающим Землю и каменистые планеты Солнечной системы: различные силикаты (соединения металла, кремния и кислорода) и другие минералы, присутствующие в земной коре и мантии, и, возможно, металлическое железо. Если это подтвердится, это исследование станет первым, в котором будет обнаружено железо в протопланетном диске.

«До сих пор астрономы объясняли наблюдения за пылевыми дисками со смесью углеродной и силикатной пыли, материалов, которые мы видим почти повсюду во Вселенной», — объясняет Рон ван Бокель. Однако с химической точки зрения смесь железа и силиката более вероятна для горячих внутренних областей диска.

Кроме того, пыль, наблюдаемая в диске HD 144432, может иметь температуру до 1800 Кельвинов (около 1500 градусов Цельсия) на внутреннем крае и умеренную до 300 Кельвинов (около 25 градусов Цельсия) дальше. Минералы и железо плавятся и снова конденсируются, часто в виде кристаллов, в горячих регионах вблизи звезды.

В свою очередь, частицы углерода не выдержат жары и вместо этого будут присутствовать в виде угарного или углекислого газа. Однако углерод все еще может быть важной составляющей твердых частиц в холодном внешнем диске, но наблюдения, проведенные в рамках этого исследования, не могут отследить его.

Пыль, богатая железом и бедная углеродом, также хорошо вписывается в условия Солнечной системы. Меркурий и Земля — планеты, богатые железом, тогда как Земля содержит относительно мало углерода.

«Мы думаем, что диск HD 144432 может быть очень похож на раннюю Солнечную систему, которая давала много железа скалистым планетам, которые мы знаем сегодня», — говорит ван Бокель. «Наше исследование может служить еще одним примером, показывающим, что состав нашей Солнечной системы может быть весьма типичным».

Другие миры

Помимо Солнечной системы, HD 144432, по-видимому, представляет собой еще один пример формирования планет в среде, богатой железом. Однако астрономы не планируют останавливаться на достигнутом.

«У нас есть несколько многообещающих кандидатов, ожидающих более пристального рассмотрения при помощи VLTI», — отмечает Рон ван Бокель.

В ходе более ранних наблюдений команда астрономов обнаружила ряд дисков вокруг молодых звезд, которые указывают на конфигурации, которые стоит изучить.

Они раскроют свою детальную структуру и химический состав при исследовании с помощью новейшего оборудования VLTI. В конце концов астрономы, возможно, смогут выяснить, насколько типичным является формирование планет в богатых железом пылевых дисках рядом с их родительскими звездами.