Гонка со временем: «Джеймс Уэбб» заставил по-новому взглянуть на эволюцию протопланетных дисков
У новорожденных планет есть жесткий космический дедлайн: «Джеймс Уэбб» показал, как звездные ветры безжалостно уносят строительный материал.
Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail
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».
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.
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.
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.
космосАстрофизикаПоделиться
