Влияние планет на молодые звездные диски

У новорожденной звезды, как правило, есть газопылевой диск. Как из него образовались планеты? Пылинки диска сталкиваются, сцепляются и увеличиваются в размерах. Однако не было доказано, что у звезд, возраст которых превышает пять миллионов лет, такие диски существуют. Предполагается, что к этому возрасту большая часть дискового материала превратилась в планеты или более мелкие объекты, которые срослись со звездой либо были выброшены из системы.

Переходные диски находятся в том эволюционном периоде, когда могут быть обнаружены в инфракрасном или миллиметровом диапазоне, так как звезды их еще не изгнали и продолжают нагревать. Инфракрасные цвета этих дисков можно использовать для характеристики их свойств. Они часто показывают внутренние пылевые полости, которые астрономы иногда считают свидетельством планет, оторвавшихся от своих орбит.

Молодые звездные диски в инфракрасном диапазоне

Модели взаимодействия планетарных дисков, однако, показывают, что пылевые полости являются лишь косвенным следствием отрыва планет. На самом деле планета создает разрыв в газе, а скопление газа на ее внешних краях заманивает в ловушку небольшие пылевые частицы и создает пылевое кольцо, часто асимметричное.

В этой картине есть некая незавершенность, так как пылевые полости или кольца могут создавать и другие механизмы, в том числе возникающее под воздействием света звезд испарение некоторых пылевых частиц или нестабильность в самом кольце пыли. Помочь различать эти механизмы может определение плотности газа внутри полости.

Астрономом CfA Шоном Эндрюсом (Sean Andrews) и его коллегами был использован для изучения переходных дисков четырех относительно близких молодых звезд телескоп ALMA. Это мощное новое устройство может измерять в таких дисках небольшие объекты, равные 24 астрономическим единицам (1 астрономическая единица является средним расстоянием Земля-Солнце) и даже размеры маленьких пылинок и теплого газа.

Во всех четырех дисках ученые смогли смоделировать распределение газа. Они обнаружили, что газовая полость была втрое меньше, чем пылевая, и что плотность газа внутри полости падает, по меньшей мере, на одну тысячную по сравнению с поверхностной плотностью. Результаты убедительно показывают, что полости действительно создаются вращающимися планетами.

Источник: arxiv.org