Изображение молодой звезды, окруженной протопланетным диском из газа и пыли. Ветры, исходящие из центра, представляют собой энергетический выброс газа из молодой планетной системы. Фото: проект AVO и Паоло Падовани.
Планеты рождаются не на пустом месте. Вокруг молодых звезд вращаются диски из газа и пыли, из которых постепенно собираются новые миры. Но у этого «стройматериала» есть неприятное свойство: со временем он безвозвратно улетает в космос.
Новое исследование с участием космического телескопа James Webb показало, что исчезновение газа идет поэтапно. Астрономы во главе с Наманом Баджаем из Университета Аризоны изучили архивные наблюдения 72 молодых звезд, похожих на Солнце, находящихся на разных этапах раннего развития. Результаты опубликованы в The Astronomical Journal.
Главный вывод можно сформулировать почти по-бытовому: планетам приходится строиться до того, как у них из-под носа увезут стройматериалы. Особенно это важно для газовых гигантов вроде Юпитера и Сатурна, которым требуется большое количество газа для формирования массивных атмосфер.
В первые миллионы лет существования нашей Солнечной системы вокруг молодого Солнца тоже был плотный протопланетный диск. По данным исследования, газа в нем было примерно в 100 раз больше, чем пыли. Большая часть этого газа со временем бесследно «испарилась».
На первом этапе из протопланетных дисков «выдувается» легкий водород.Сначала магнитный ветер, потом космический «фен»
Исследователи проследили два компонента утечки вещества: молекулярный водород и ионизированный неон. Чувствительность MIRI — инструмента среднего инфракрасного диапазона «Уэбба» — позволила различить широкие ветры из молекулярного водорода и более быстрые струи, связанные с неоном.
У самых молодых систем, где вещество еще активно падает на звезду, наблюдаются мощные струи и широкие ветры, состоящие из молекулярного и атомарного газа. По модели ученых, магнитные поля помогают выталкивать вещество из диска: газ движется вдоль силовых линий, унося с собой массу и угловой момент.
По мере «взросления» системы картина меняется. Струи становятся слабее, а главную роль начинают играть атомарные ветры. Кроме того, усиливается фотоиспарение: высокоэнергетическое излучение молодой звезды проникает сквозь постепенно истончающийся диск, нагревает газ, и тот покидает место рождения будущих планет.
Затем приходит очередь более тяжелых элементов, в частности, неона.Цифры показывают масштаб явления. Следы расширенного излучения молекулярного водорода или ионизированного неона обнаружили в 66 из 72 дисков. Конические ветры молекулярного водорода наблюдались в 46 системах, а быстрые неоновые струи — в 40. При этом во всех системах с неоновыми струями были признаки ветров, прослеживаемых по молекулярному водороду, кислороду и другим элементам.
Это означает, что у дисков нет единого механизма «исчезновения». Молодая система проходит своеобразную эстафету: сначала газ активно выносится магнитными ветрами и струями, а затем все большую роль играет фотоиспарение.
В 2024 году та же научная группа с помощью «Джеймса Уэбба» смогла непосредственно увидеть, как газ уносится из планетообразующего диска вокруг молодой звезды T Cha. Теперь аналогичный процесс удалось рассмотреть сразу на большой выборке систем — фактически собрать из отдельных наблюдений подобие фильма об эволюции планетных колыбелей.
Конкретные примеры воздействия звездного ветра на протопланетный диск в системах FT Тельца и SY Хамелеона.На Hi-Tech Mail подробно разбирали роль ветров в молодых планетных системах. Недавняя статья рассказывает о протопланетных дисках и механизмах, которые уносят газ. Еще один близкий по теме материал про «талию и крылья космической бабочки» сообщает о диске необычной формы IRAS 04302+2247 и струях вещества, выбрасываемых молодой звездой.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
