Загадочные кольца вокруг звезд оказались отпечатками будущих планет
Астрономы представили крупнейшую на сегодняшний день коллекцию снимков осколочных дисков вокруг молодых звезд, полученных с помощью инструмента SPHERE на Очень Большом Телескопе ESO. Эти структуры формируются при столкновениях комет и астероидов, когда множество осколков превращается в облако пыли. По словам ученых, именно эта пыль помогает увидеть то, что недоступно телескопам напрямую — мельчайшие тела в молодом «строящемся» планетарном мире. Результаты опубликованы в Astronomy and Astrophysics.
Гаэль Шовен из Института астрономии Общества Макса Планка подчеркивает ценность наблюдений:
«Этот набор данных — настоящее астрономическое сокровище. Он дает исключительную информацию о свойствах дисков обломков и позволяет делать выводы о наличии в этих системах более мелких тел».
Как формируется молодая система
Рождение звезды обычно начинается с облака молекулярного газа, которое сжимается под собственной гравитацией. В центре разгорается термоядерный источник — новая звезда, а вокруг нее остается диск из газа и пыли. Сначала в этом диске находятся мельчайшие частицы. Со временем они слипаются, образуя «планетезимали» — промежуточные тела между пылью и полноценными планетами. Астероиды и кометы, сохранившиеся до наших дней, являются осколками именно этого этапа.
В других звездных системах аналогичные малые тела напрямую увидеть невозможно, но их можно «вычислить» по диску из пыли, который они производят в результате столкновений. Когда астероид разбивается на крошечные фрагменты, суммарная поверхность материала резко возрастает, и он начинает отражать гораздо больше звездного света. Это делает такие диски видимыми даже на огромных расстояниях.
Почему диск так трудно сфотографировать
Проблема в том, что слабый пылевой диск скрыт в ослепительном сиянии звезды. Задача похожа на попытку рассмотреть облачко дыма, лежащее рядом с прожектором стадиона, причем с нескольких километров. SPHERE использует коронограф — миниатюрную «шторку», закрывающую свет звезды, аналогично тому, как мы прикрываем солнце рукой. Чтобы изображение получилось стабильным, прибор применяет адаптивную оптику: зеркала меняют форму сотни раз в секунду, сглаживая искажения воздуха. SPHERE также выделяет поляризованный свет — свет, отраженный частицами пыли, — что делает снимки особенно чувствительными.
Беспрецедентная галерея дисков
Исследовательская группа проанализировала данные наблюдений 161 молодой звезды, и на основе этих материалов удалось получить изображения 51 диска. Четыре из них сфотографированы впервые.
Наталия Энглер из ETH Zurich, соавтор работы, говорит:
«Полученные изображения демонстрируют значительное разнообразие структур. Некоторые диски тонкие, другие широкие, часть повернута к нам ребром. Такой объем данных позволяет выявлять закономерности, которые невозможно увидеть на одиночных снимках».
Ученые обнаружили, что чем массивнее звезда, тем массивнее ее диск. Аналогичная тенденция характерна и для систем, где пыли больше на удаленных орбитах.
Параллели с Солнечной системой
Многие диски демонстрируют концентрические кольца и промежутки — материал распределен по определенным орбитам. Это напоминает внутренний пояс астероидов и внешний пояс Койпера в нашей собственной системе. Подобные структуры обычно формируются под влиянием планет-гигантов, которые «расчищают» пространство вокруг себя.
Некоторые особенности, такие как асимметрия или острые границы колец, могут указывать на присутствие планет, которые пока невозможно увидеть напрямую. Эти системы станут приоритетными целями для будущих наблюдений с помощью телескопов нового поколения, включая JWST и строящийся Европейской Южной Обсерваторией Чрезвычайно Большой Телескоп.
Значение открытия
Исследование показывает, что следы малых тел — будущих комет и астероидов — можно распознать далеко за пределами Солнечной системы. SPHERE раскрывает ранние этапы формирования планет, а сам набор данных станет опорой для десятилетий исследований.
