Астрономы совершили прорыв в решении вопроса рождения планет

Астрономы показали, как турбулентные потоки в газопылевом диске у молодой звезды могут замедлять движение вещества и создавать условия для появления новых планет.

Звезды формируются из массивных газопылевых скоплений, которые коллапсируют под действием собственной гравитации. Некоторая часть этой материи остается и после появления звезды и может образовать планеты. Однако расчеты показывают, что, двигаясь к центру притяжения по спирали, вещество ускоряется. Настолько, что к моменту, когда на звезде уже началась активность, оно испытывает слишком сильное влияние центробежных сил. Это вещество должно покинуть ближние окрестности звезды и надолго остаться на большом удалении, скоплением мелких обломков и пыли. Как же планеты вообще образуются?

Эту загадку может решить работа, которую Нами Сакаи (Nami Sakai) из японского Института физико-химических исследований RIKEN и ее соавторы опубликовали в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters. Ученые исследовали окрестности молодой звезды L1527 в созвездии Тельца, в 450 световых годах от нас. Имея массу всего в 18 процентов от массы Солнца, звезда окружена газовой оболочкой, простирающейся более чем на 1000 астрономических единиц – в 1000 раз дальше средней дистанции от Земли до Солнца.

Наблюдения были проведены с помощью расположенного в Чили телескопа ALMA. Они показали, что эта оболочка содержит выраженный внутренний диск вещества, который тянется до 90 а. е. и находится внутри «порога центрифуги», за которым материя должна отталкиваться от звезды сильнее, чем притягиваться к ней. Японские астрономы объяснили это «пробками», которые формируют потоки вещества, довольно плотные и быстрые в этой области.

Турбулентные завихрения вызывают появление ударной волны, под действием которой часть материи выбрасывается за пределы плоскости основного диска. Это заставляет частицы терять скорость вращения, так что когда они притягиваются обратно, их энергия уже не так велика. Понемногу такие медленные частицы накапливаются, формируя внутренний диск протопланетного облака – из него впоследствии у L1527 появятся планеты.

«Мы, астрономы-наблюдатели, обычно рассматриваем структуры таких дисков как бы плоскими, – сказала Нами Сакаи. – Однако стоило обратить внимание на важность вертикали – это может быть той точкой зрения, с которой легче рассмотреть "проблему углового момента" в формировании диска».