Массивный газовый диск поднимает вопросы о теории образования планет
AstroNews.ru - 23 Декабря 2019 19:45:34
Астрономы, использующие массив Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), обнаружили молодую звезду, окруженную удивительной массой газа. Возраст звезды, называемой 49 Кита, составляет 40 миллионов лет, и традиционные теории формирования планет предсказывают, что газ должен был исчезнуть к этому возрасту. Загадочно большое количество газа требует пересмотра наших нынешних представлений о формировании планет.
Планеты формируются в газообразных пылевых дисках, называемых протопланетными дисками вокруг молодых звезд. Частицы пыли собираются вместе, образуя планеты, похожие на Землю, или становятся ядрами более массивных планет, собирая большое количество газа с диска, чтобы сформировать юпитероподобные газовые планеты-гиганты. Согласно современным теориям, с течением времени газ в диске либо включается в состав планет, либо сдувается давлением излучения от центральной звезды. В конце концов, звезда окружена планетами и диском из пыльных обломков. Этот пыльный диск, называемый диском мусора, означает, что процесс формирования планеты почти завершен.
Последние достижения в области радиотелескопов стали неожиданностью в этой области. Астрономы обнаружили, что несколько обломков диска все еще обладают некоторым количеством газа. Если газ долго остается в дисках с обломками, у планет зародышей может быть достаточно времени и материала, чтобы развиться до гигантских планет, таких как Юпитер. Таким образом, газ в диске мусора влияет на состав образующейся планетной системы.
"Мы обнаружили атомарный углеродный газ в диске обломков около 49 Кита, используя более 100 часов наблюдений на телескопе ASTE", - говорит Ая Хигучи, астроном из Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ). ASTE-радиотелескоп диаметром 10 метров находится в Чили, управляемый компанией NAOJ. "Как естественное продолжение, мы использовали ALMA, чтобы получить более подробный обзор, и это дало нам второй сюрприз. Углеродный газ в районе 49 Кита оказался в 10 раз более обильным, чем наша предыдущая оценка."
Благодаря высокому разрешению ALMA, команда впервые обнаружила пространственное распределение атомов углерода в диске мусора. Атомы углерода распределены более широко, чем окись углерода, вторая по распространенности молекула вокруг молодых звезд, а молекулы водорода - самая распространенная. Количество атомов углерода настолько велико, что команда даже обнаружила слабые радиоволны от более редкой формы углерода, 13C. Это первое обнаружение излучения 13C на частоте 492 ГГц в любом астрономическом объекте, которое обычно скрыто за излучением нормального 12C.
"Количество 13C составляет всего 1% от 12C, поэтому обнаружение 13C в диске мусора было совершенно неожиданным", - говорит Хигучи. "Это явное свидетельство того, что 49 Кита имеет удивительно большое количество газа."
Каково происхождение этого газа? Исследователи предложили две версии. Во-первых, это остаточный газ, который пережил процесс диссипации в заключительной фазе формирования планеты. Количество газа вокруг 49 Кита, однако, сопоставимо с количеством газа вокруг гораздо более молодых звезд в активной фазе формирования планет. Нет никаких теоретических моделей, объясняющих, как такое количество газа могло сохраняться так долго. Другая возможность заключается в том, что газ был выпущен в результате столкновений небольших тел, таких как кометы. Но количество столкновений, необходимых для объяснения большого количества газа вокруг 49 Кита, слишком велико, чтобы быть учтенным в современных теориях. Представленные результаты ALMA побуждают к пересмотру моделей формирования планет.