Протопланета загнала частинки пилу в пастку

Астрономи дійшли висновку, що пилові пастки в протопланетному диску можуть створюватися протопланетами. Пилові пастки являють собою області високого тиску, які допомагають частинкам пилу в протопланетному диску уникнути радіального дрейфу, одного з бар'єрів на шляху до утворення планетезималей. Стаття опублікована в журналі

Планетні системи, подібні до Сонячної системи, з'являються з газопилового диска навколо молодої зірки. Частинки пилу в ньому, хаотично рухаючись разом з потоками газу, стикаються і злипаються, утворюючи невеликі грудки. Спочатку їх розмір не перевищує всього декількох сантиметрів, проте поступово грудки космічного пилу нарощують масу і збираються в набагато більші тіла - планетезималі, які служать «зародками» планет.

Щоб грудки пилу могли стати планетезималями, їм необхідно подолати кілька перешкод. Одна з них - радіальний дрейф до материнської зірки. Через баланс тиску, гравітацію та відцентрову силу швидкість обертання газу навколо зірки виявляється меншою, ніж швидкість вільних тіл на такій же відстані. Як наслідок, частинки розміром більше декількох міліметрів випереджають газ, а зустрічний потік їх загальмовує їх і змушує по спіралі опускатися до зірки. Чим більшими стають пилинки, тим швидше вони падають туди, де вони випаровуються і зруйнуються.

На думку вчених, цю проблему могли б вирішити пилові пастки - області високого тиску, де дрейфовий рух частинок сповільнюється, що дозволяє їм збиватися один з одним і розростатися. Автори нової роботи припустили, що нові пилові пастки можуть утворюватися завдяки протопланетам, які вже сформувалися в диску.

Астрономи за допомогою телескопа ALMA отримали зображення газопилового диска навколо зірки V1247 Оріона. У ньому добре видно чітке центральне кільце і невелику серповидну структуру у зовнішній частині. Між двома частинами диска пролягає велика темна смуга: автори роботи припускають, що вона могла бути утворена рухомою протопланетою.

Небесне тіло, згідно з симуляціями, має знаходитися на відстані приблизно 100 астрономічних одиниць від материнської зірки. Моделювання також показало, що протопланета, обертаючись навколо батьківської зірки, створює по обидва боки від себе області високого тиску - пилові пастки. У протопланетному диску V1247 Оріона пилова пастка представлена зовнішньою серповидною структурою. У ній накопичуються невеликі грудки пилу, які пізніше перетворяться на планетезималі. Крім того, дослідники виявили ознаки існування іншої пилової пастки - вона знаходиться поруч з серповидною структурою, але у внутрішній частині диска. Відкриття вчених говорить на користь протопланетарного механізму виникнення областей високого тиску, проте сам «зародок» планети їм поки виявити не вдалося.

Раніше астрономи показали, що пилові пастки можуть виникати завдяки зворотному аеродинамічному опору. У цьому випадку скупчення частинок пилу може змінювати структуру газу в диску. Обидві теорії не є взаємовиключними - вони, швидше, доповнюють один одного і в майбутньому їх можна буде перевірити додатковими спостереженнями.

Завдяки телескопу ALMA астрономи змогли сфотографувати безліч далеких зірок і протопланетних дисків. Вчені відобразили спіральні рукави в газопильовому диску, а також побачили процес народження потрійної зірки. Крім того, нещодавно ALMA отримав зображення Сонця і почав знімати найближчі околиці чорної діри.