[Kyushu University] Планетные системы, подобные нашей Солнечной системе, рождаются внутри газопылевого диска (протопланетного диска), окружающего недавно образовавшуюся звезду. Наблюдения с помощью телескопа ALMA выявили на этих дисках многочисленные узоры из чередующихся ярких колец и темных борозд.
Однако механизм создания этих шаблонов остается неизвестным. Предположение, что каждая бороздка была вырезана планетой, часто приводит к несоответствиям с точки зрения времени, необходимого для формирования планет, и стабильности их орбит. Поэтому был найден альтернативный механизм, не зависящий от планет.
В этом исследовании мы сосредоточились на диске молодой звезды V1094 Sco, расположенном примерно в 500 световых годах от нас в направлении созвездия Люпус. Мы показали, что происхождение колец различается в зависимости от местоположения.
Внутреннюю двойную бороздку можно естественным образом объяснить, если предположить наличие единственной планеты с массой, в десятки раз превышающей массу Земли. С другой стороны, мы показали, что правильное расположение колец снаружи можно объяснить механизмом, называемым «вековая гравитационная неустойчивость», когда пыль накапливается за счет собственной гравитации.
Доцент проекта Масаюки Ямагути (также доцент проекта Национальной астрономической обсерватории Японии) и профессор Масахиро Мачида с факультета естественных наук Университета Кюсю сотрудничали с исследователями из Японии и из-за границы для детального изучения этого диска.
Они объединили общедоступные данные телескопа ALMA и применили PRIISM, технологию сверхвысокого разрешения, разработанную в Японии. В результате они разрешили четверные кольца и бороздки в диапазоне от 100 до 230 астрономических единиц (*5) от центральной звезды с самым четким разрешением на сегодняшний день. Этот диск больше, чем любой диск, изученный в близлежащих областях звездообразования. Пылевой диск простирается примерно в 13 раз больше расстояния между Солнцем и Нептуном, а газовый диск — примерно в 25 раз больше этого расстояния.
Кроме того, они сравнили его с изображениями поверхности диска в ближнем инфракрасном диапазоне. Они обнаружили, что внутренние двойные канавки находились в том же положении, что и поверхностные канавки. С другой стороны, внешние кольца не имели соответствующей структуры на поверхности. Это различие стало ключом к указанию на то, что во внутренних и внешних регионах действуют разные механизмы.
Механизм скопления пыли под действием собственной гравитации был теоретически предсказан, в первую очередь, японскими исследователями. Однако примеров количественных наблюдений, проверяющих, соблюдается ли это условие в реальных дисках, было очень мало. Это исследование показывает, что даже в далеких холодных регионах за пределами Солнечной системы пыль может самопроизвольно агрегироваться и подготавливать материал для планет.
Ожидается, что в будущем будут продолжены прямые наблюдения планет, которые, как полагают, скрыты внутри этого диска, а также аналогичный анализ других дисков. Ожидается, что это углубит наше понимание того, где и как рождаются планеты.
Гибридное происхождение структур с множественными кольцевыми зазорами в большом протопланетном диске V1094 Sco: планета малой массы и вековая гравитационная нестабильность, Астрофизический журнал (открытый доступ)
Астробиология, экзопланета,
