Астрономы зафиксировали внезапное исчезновение протопланетного облака

Протопланетное облако у одной из молодых звезд в созвездии Центавра исчезло за два года между двумя циклами наблюдений - буквально за мгновение по астрономическим меркам, что указывает на возможность сверхбыстрого формирования новых планет, заявляют американские и австралийские астрономы в статье, опубликованной в журнале Natureроп.

"Считалось, что протопланетное облако из пыли и газа исчезает несколько сотен тысяч лет, если не миллионов. То, что мы увидели, было в разы быстрее и никогда не фиксировалось и даже не предсказывалось. Это показывает, что нам предстоит еще многое изучить о формировании планет", - пояснил один из участников группы астрофизиков Инсок Сон (Inseok Song) из университета штата Джорджия в городе Атланта (США).

Пропажа космического масштаба

Научный коллектив под руководством Карла Мелиса (Carl Melis) из университета штата Калифорния в Сан-Диего (США) наблюдал за инфракрасным свечением звездной системы TYC 8241 2652 1, расположенной в созвездии Центавра и удаленной от нас на 450 световых лет.

Как отмечают ученые, данная звезда представляет собой молодой оранжевый карлик спектрального класса К2, возникший примерно десять миллионов лет назад. Эта звездная система была обнаружена в инфракрасном диапазоне в начале 2000 годов, так как ее толстый протопланетный диск из газа и пыли блокировал излучение в видимом диапазоне.

Мелис и его коллеги провели серию наблюдений за этим светилом с 2008 по 2010 год при помощи инфракрасного спектрографа, подключенного к южному телескопу обсерватории Gemini в Чили, и инструментов орбитального телескопа WISE.

Первоначальные наблюдения показали ожидаемую картину - достаточно сильное тепловое излучение, исходящее от разогретой материи с температурой в 450 градусов Кельвина (176 градусов Цельсия). Однако через восемь месяцев астрофизики с удивлением зафиксировали резкое снижение интенсивности ИК-излучения - сначала его интенсивность снизилась на треть, а за два неполных года наблюдений она снизилась более чем в 30 раз.

По словам авторов статьи, это означает, что плотность частиц пыли в облаке резко сократилась и стала близкой к нулевой в настоящее время. Такое резкое исчезновение протопланетного диска невозможно полностью объяснить с помощью всех существующих на сегодня моделей формирования планет.

"Представьте себе - вы фотографируете Сатурн в нашей Солнечной системе и через два года заново наводите объектив камеры на планету, и видите, что у планеты пропали кольца", - пояснил другой участник группы Бен Цукерман (Ben Zuckerman) из университета штата Калифорния в Лос-Анджелесе (США).

Практика и теория

Обнаружив столь необычное поведение протопланетного диска, исследователи попытались объяснить его "пропажу", анализируя возможные пути эволюции системы при помощи компьютерных моделей. По словам астрофизиков, наиболее вероятными оказались два варианта - "каскад коллизий" или "разгоняющаяся" аккреция.

В первом случае скорость движения частиц в облаке пыли будет превышать некоторую критическую отметку, при пересечении которой частицы будут дробиться, а не соединяться при столкновениях. В результате этого средний размер зерен пыли в облаке будет постепенно уменьшаться и через некоторое время они станут настолько малыми, что их будет "сдувать" солнечный ветер светила. В результате этого звездная система быстро очистится, и на месте газопылевого облака могут остаться несколько планетарных "зародышей" или полноценных планет.

"Разгоняющаяся" аккреция представляет собой менее вероятный, но более интересный сценарий. В случае, если диск содержит в себе достаточно много газа и пылевых частиц, скорость образования небольших протопланетных тел размером с Марс или Луну может многократно ускориться и займет "секунды" по астрономическим меркам. Тем не менее, на формирование таких тел уйдут сотни тысяч лет, а не два года.

"Если то, что мы наблюдали, действительно является примером "разгоняющегося" роста, то тогда наше открытие позволяет утверждать, что планеты могут формироваться очень быстро и эффективно. Это означает, что планеты могут возникать практически мгновенно с астрономической точки зрения при "правильных" условиях окружающей среды в окрестностях звезды", - пояснил Сон.