ALMA показала спиральную структуру в протопланетном диске

Международная группа астрономов, возглавляемая Лаурой Перес (Laura Pérez) из MPIfR в Бонне, зафиксировала удивительную спиральную структуру в газопылевом диске молодой звезды Elias 2-27. Впервые удалось показать, что спиральная структура включает область вблизи плоскости диска, где рождаются новые планеты. Такие структуры могут быть либо следствием присутствия молодых планет, либо создавать условия для их возникновения. Поэтому новые наблюдения - это шаг к лучшему пониманию формирования планет. Результаты опубликованы в журнале Science.

Тепловое излучение пыли в протопланетном диске вокруг молодой звезды Elias 2-27. Хорошо видна спиральная структура Фото: B. Saxton, ALMA, L. Pérez

Исследователи использовали для наблюдений за диском вокруг Элиас 2-27 в созвездии Змееносца, находящегося от Земли приблизительно в 450 световых годах, обсерваторию ALMA.

Диски - место рождения планет

Планеты образуются внутри дисков из газа и пыли вокруг новорожденных звезд. Астрономы могут непосредственно наблюдать за такими дисками только в последнее время. Новые наблюдения представляют особый интерес для планетологов. Без подструктур, таких как наблюдавшиеся спиральные рукава, планеты вовсе могли не возникнуть! Если материя в диске распределена большей частью равномерно, планеты могут формироваться только постепенно. Частицы пыли в диске сталкиваются, слипаются и со временем образуются все более крупные объекты.

Проблема возникает, когда размеры объектов превышают несколько метров. Вращаясь вокруг звезды, они испытывают такое сильное трение окружающего газа, что двигаются внутрь на протяжении тысячи лет или менее и попадают в центральную звезду. Это намного меньше, чем время, необходимое для того, чтобы вырасти до размеров планеты (и стать относительно нечувствительными к трению газа).

Как образуются более крупные объекты

"Спиральная структура, которую мы наблюдали в Элиас 2-27, является первым прямым доказательством спиралевидных волн плотности в протопланетном диске. Они показывают, что внутри диска могут возникать нестабильности, которые создают зоны значительно большей плотности и тем самым способствуют формированию следующих планет".
Лаура Перес, ведущий автор статьи

Такие неустойчивости возникают не только на шкале размеров образования планет: наиболее известным примером являются волны плотности в спиральных галактиках, которые создают в них удивительные спиральные рукава.

В районах повышенной плотности, которые происходят вдоль наблюдаемых сейчас волн плотности, формирование планет может протекать быстрее, чем в других местах, как в связи с увеличением силы притяжения в соответствующей области, так и из-за высокой вероятности столкновений.

С другой стороны, планеты, которые уже появились в диске, в свою очередь, вызывают спиральные волны плотности во время вращения вокруг центральной звезды. Разобраться в роли спиральных рукавов в образовании планет могут помочь наблюдения, такие как недаввно опубликованные изображения ALMA.

Понимание разнообразия планет

"Наличие спиральных волн плотности при таких экстремальных расстояниях от звезды может объяснить существование экзопланет, вращающихся вокруг своих центральных звезд на таком большом расстоянии. В обычных моделях формирования планет подобные планеты не могли бы там возникнуть".
Лаура Перес

Источник: mpifr-bonn.mpg.de

Обнаружено внегалактическое горячее молекулярное ядро

Астрономы впервые обнаружили за пределами нашей Галактики "горячее молекулярное ядро", кокон молекул вокруг новорожденной массивной звезды. Открытие, являющееся первым важным шагом в наблюдениях внегалактических горячих молекулярных ядер и исследованиях проблем скрытого химического разнообразия нашей Вселенной, описано в Astrophysical Journal.

Ученые из Университета Тохоку, Токийского университета, Национальной астрономической обсерватории Японии и Университета Цукуба использовали для наблюдений за новорожденной звездой в Большом Магеллановом облаке, одном из ближайших соседей нашей Галактики, телескоп ALMA в Чили. Количество радиолиний выбросов различного молекулярного газа указывает на наличие горячего молекулярного ядра, связанного с наблюдаемой новорожденной звездой (рис. 1 и 2).

Художественное изображение горячего молекулярного ядра, обнаруженного в Большом Магеллановом облаке Фото: FRIS / Университет Тохоку

Наблюдения показали, что горячее молекулярное ядро в Большом Магеллановом облаке имеет химический состав, отличающийся от присущего аналогичным объектам в нашей Галактике. Простые органические молекулы, такие как метанол, в этой галактике несовершенны. Это указывает на возможные трудности возникновения крупных органических видов, необходимые для рождения жизни.

Слева: распределение излучения молекулярной линии от горячего молекулярного ядра в Большом Магеллановом облаке наблюдали с ALMA. В качестве примеров даны выбросы пыли, диоксида серы (SO2), оксида азота (NO) и формальдегида (Н2СО). Срава: инфракрасное изображение окружающей области звездообразования (на основе данных космического телескопа NASA / Spitzer) Фото: Т. Shimonishi / Университет Тохоку, ALMA

Исследовательская группа предполагает, что уникальная галактическая среда БМО влияет на процессы формирования молекул вокруг новорожденной звезды, что приводит к наблюдаемым уникальным химическим составам.

"Это первая находка внегалактического горячего молекулярного ядра, и она демонстрирует большие возможности телескопов нового поколения для изучения астрохимических явлений за пределами нашей Галактики. Наблюдения показали, что химический состав материи, которая образует звезды и планеты, гораздо более разнообразен, чем мы ожидали".
Д - р Такаши Шимониши (Takashi Shimonishi), астроном Университета Тохоку, Япония, ведущий автор исследования

Известно, что различные сложные органические молекулы , которые имеют соединения с пребиотическими молекулами, образующимися в пространстве, возникают из горячих молекулярных ядер в Галактике. Однако пока не ясно, существуют ли такие большие и сложные молекулы в горячих молекулярных ядрах других галактик. Недавно обнаруженное горячее молекулярное ядро является отличной мишенью для такого исследования, и дальнейшие наблюдения внегалактических горячих молекулярных ядер прольет свет на химическую сложность нашей Вселенной.

Источник: phys.org