Телескоп Джеймс Уэбб показал, что протопланетные диски, могут существовать дольше, чем считалось ранее
Если бы существовал фотоальбом Вселенной, он мог бы включать в себя снимки планетообразующих дисков — блиноподобных структур из газа и пыли, вращающихся вокруг молодых звезд. Эти диски, которые считаются недолговечными образованиями, играют ключевую роль в формировании планет, предоставляя сырье для их строительства. Обычно такие диски существуют около 10 миллионов лет, что по космическим меркам является мимолетным явлением. Однако новое исследование, проведенное учеными из Университета Аризоны, показало, что в случае звезд малой массы — примерно одной десятой массы Солнца или меньше — такие диски могут сохраняться гораздо дольше, чем считалось ранее.
В статье, опубликованной в журнале Astrophysical Letters Journal, исследовательская группа под руководством Фэна Лонга из Лунной и планетарной лаборатории Университета Аризоны сообщила о наблюдении за протопланетным диском возрастом 30 миллионов лет. Это открытие стало возможным благодаря использованию космического телескопа Джеймс Уэбб, который позволил провести первый подробный химический анализ долгоживущего диска. Результаты исследования предоставляют новые данные о формировании планет и потенциальной обитаемости планетных систем за пределами Солнечной системы.
Фэн Лонг, ведущий автор исследования и научный сотрудник фонда Сагана, объяснил, что протопланетные диски можно сравнить с детскими фотографиями планетных систем, включая нашу Солнечную систему в ее ранние годы. Однако, как правило, высокоэнергетическое излучение молодых звезд быстро разрушает эти диски, выдувая газ и пыль, что делает их непригодными для формирования планет. Однако в случае звезд малой массы этот процесс происходит гораздо медленнее, что позволяет дискам сохраняться на протяжении десятков миллионов лет.
Команда исследователей сосредоточилась на звезде под названием WISE J044634.16–262756.1B, или J0446B, расположенной в созвездии Голубя на расстоянии около 267 световых лет от Земли. Ученые обнаружили, что планетообразующий диск вокруг этой звезды просуществовал примерно в три раза дольше, чем ожидалось. Это открытие указывает на то, что для звезд малой массы диски могут сохраняться значительно дольше, чем для более массивных звезд, что дает планетам больше времени для формирования.
Химический анализ диска показал, что его состав остается стабильным даже спустя 30 миллионов лет. Исследователи обнаружили присутствие таких газов, как водород и неон, что указывает на то, что диск все еще содержит первичный газ, необходимый для формирования планет. Это исключает возможность того, что диск представляет собой так называемый диск из обломков, который образуется в результате столкновений астероидов и других тел и состоит из материала второго поколения.
Открытие долгоживущих дисков имеет важное значение для понимания формирования планетных систем и потенциальной обитаемости экзопланет. Особый интерес для ученых представляет система TRAPPIST-1, расположенная в 40 световых годах от Земли. Эта система состоит из красного карлика и семи планет, три из которых находятся в обитаемой зоне, где условия могут быть подходящими для существования жидкой воды и, возможно, жизни. Поскольку звезды с долгоживущими дисками, такие как J0446B, имеют схожую массу с центральной звездой системы TRAPPIST-1, это открытие может пролить свет на эволюцию подобных систем.
Илария Паскуччи, профессор планетарных наук и соавтор исследования, отметила, что для формирования уникальной орбитальной структуры, наблюдаемой в системе TRAPPIST-1, необходимо присутствие газа в диске. Долгоживущие диски, богатые газом, могут объяснить, как планеты в таких системах мигрируют и формируют свои орбиты.
Хотя долгоживущие диски не были обнаружены у звезд большой массы, таких как Солнце, их изучение может предоставить ценные данные о Вселенной в целом. Звезды малой массы, как считается, значительно превосходят по численности звезды, подобные Солнцу, что делает их важным объектом для исследований. Понимание того, как развиваются планетные системы вокруг таких звезд, может помочь заполнить пробелы в нашем знании о формировании и эволюции планет.