Обнаружена «фабрика комет»

Открытие, сделанное на телескопе ALMA, наконец-то позволило досконально разобраться с механизмом роста размера частиц в протопланетных дисках и образования из них тел значительных размеров.

Хотя масса накопленных наблюдательных материалов свидетельствует, что вокруг других звёзд вращается множество планет, конкретный механизм образования последних (а равно и таких же событий в нашей системе) всё ещё остаётся загадкой.

Все компьютерные модели процесса слипания частиц пыли в космической среде показывают, что после первичного роста размеров частицы должен наступать второй этап, когда столкновения крупных комков ведут к их фрагментации на меньшие по размеру. Более того, при частых столкновениях, теряя в них кинетическую энергию, значительная часть пылинок из протопланетных дисков должна постепенно мигрировать к звезде, падая на неё и не участвуя в образовании планет.

Что не так с моделями? Нинке ван дер Марель (Nienke van der Marel), аспирантка из Лейденской обсерватории (Нидерланды), вместе с коллегами использовала массив радиотелескопов ALMA для изучения околозвёздного диска в системе Oph-IRS 48 (400 световых лет от нас) и обнаружила в нём нечто, что должно ответить на этот вопрос.

Диск имел кольцевую «щель» — зазор, образованный, по всей видимости, ещё не открытой планетой, «высасывающей» частицы пыли из пространства вокруг себя благодаря мощному тяготению. Однако когда астрономы попробовали рассмотреть расположение пыли более крупного, миллиметрового размера, выяснилось, что для неё кольцеобразной щели нет.

«Сперва форма, образованная частицами пыли, стала для нас полной неожиданностью, — рассказывает г-жа ван дер Марель. — Вместо кольцеобразной структуры, которую мы ожидали увидеть на снимке, обнаружилась форма, в точности похожая на орех кешью! Нам пришлось убеждать себя, что это образование реально, но сила сигнала и чёткость наблюдений ALMA не оставляли сомнений относительно её структуры». Компьютерное моделирование подтвердило, что при однократном возникновении такой неоднородности в протопланетном диске она может накапливать всё возрастающее количество частиц на протяжении длительного времени:



Словом, астрономы обнаружили регион в протопланетном газопылевом диске, где пыль крупного размера была поймана в ловушку, по форме напоминающую орех кешью. Нечто вроде центра, «глаза» циклона, в котором пыль может расти, не фрагментируясь при столкновении, ибо скорость всех частиц в таком «оке бури» очень мала. Тамошние пылевые частицы слипаются и растут до ещё более значительных размеров:



Однако то, что нашли астрономы, всё ещё не выглядит колыбелью планет. Последние вряд формируются на такой большой дистанции от своего светила. Скорее, «мы видим какую-то разновидность "фабрики комет", в которой миллиметровая пыль может вырасти до объектов кометного размера», уверена Нинке ван дер Марель.



Как надеются астрономы, по мере ввода в строй новых мощностей ALMA массив радиотелескопов, сейчас использующий лишь половину своих приёмников, сумеет проанализировать сходные пылевые ловушки ближе к звезде и в итоге отыщет похожие регионы, формирующие уже не кометы, а планеты.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science.

Подготовлено по материалам Европейской южной обсерватории.