Исследователи стали свидетелями самых ранних моментов формирования планет вокруг звезды за пределами Солнца. Это открытие знаменует первый случай, когда планетарная система была идентифицирована на столь ранней стадии формирования, и открывает окно в прошлое нашей Солнечной системы.
Новорождённая планетарная система
Эта новорождённая планетарная система формируется вокруг молодой звезды HOPS-315, которая находится примерно в 1300 световых годах от Земли. Вокруг таких молодых звёзд астрономы часто наблюдают диски из газа и пыли, известные как протопланетные диски, которые являются местами рождения новых планет.
Используя космический телескоп JWST и Большой миллиметровый массив Атакама (ALMA) в Чили, исследователи наблюдали признаки того, как пыль и газ собираются вместе, образуя твёрдые частицы. Эти твёрдые частицы затем связываются друг с другом, превращаясь сначала в зародыши планет, называемые «планетезималями», которые со временем вырастают в планеты.
«Этот процесс никогда ранее не наблюдался в протопланетном диске — или где-либо за пределами нашей Солнечной системы», — говорит Эдвин Бергин, соавтор нового исследования и профессор астрономии Мичиганского университета.
Важность открытия
Хотя исследователи и раньше наблюдали диски с молодыми планетами, они никогда не были свидетелями фактического рождения планет. Однако они знали, что именно они должны искать, чтобы наконец зафиксировать первые моменты существования планеты.
«Мы всегда знали, что первые твёрдые части планет, или планетезимали, должны были сформироваться раньше, на более ранних стадиях», — говорит Мелисса МакКлюр, ведущий автор исследования и доцент Лейденского университета в Нидерландах.
Теперь исследователи, представляющие восемь учреждений из пяти стран, объединили возможности JWST и ALMA, чтобы сделать «снимок новорождённой Солнечной системы», — говорит соавтор Мерель ван т Хофф, которая начала проект в качестве докторанта в UM, а сейчас является доцентом в Университете Пердью.
«Эта система — одна из лучших, которые мы знаем, чтобы действительно исследовать некоторые процессы, которые произошли в нашей Солнечной системе», — говорит она о системе HOPS-315.
Изучение формирования планет
В нашей Солнечной системе самый первый твёрдый материал, который конденсировался вблизи нынешнего местоположения Земли вокруг Солнца, обнаружен в древних метеоритах. Астрономы определяют возраст этих первобытных пород, чтобы определить, когда началось формирование нашей Солнечной системы. Такие метеориты наполнены кристаллическими минералами, которые содержат моноксид кремния, или SiO, и могут конденсироваться при чрезвычайно высоких температурах, присутствующих в молодых планетарных дисках.
Со временем эти вновь конденсированные твёрдые частицы связываются друг с другом, закладывая основу для формирования планет по мере увеличения их размера и массы. Первые планетезимали размером в километр в Солнечной системе, которые выросли и стали ядрами Земли и Юпитера, сформировались сразу после конденсации этих кристаллических минералов.
В своём новом открытии астрономы обнаружили доказательства того, что эти горячие минералы только начинают конденсироваться в диске вокруг HOPS-315. Их результаты показывают, что SiO присутствует вокруг новорождённой звезды в газообразном состоянии, а также в составе кристаллических минералов, что позволяет предположить, что процесс только начинается.
«Мы действительно видим эти минералы в том же месте во внесолнечной системе, где мы видим их в астероидах в Солнечной системе», — говорит соавтор Логан Фрэнсис, докторант Лейденского университета.
Благодаря этому диск HOPS-315 предоставляет прекрасную возможность для изучения нашей космической истории. Он также даёт астрономам новую возможность изучить раннее формирование планет, выступая в качестве замены новорождённым солнечным системам по всей галактике.
Минералы были впервые идентифицированы с помощью JWST — совместного проекта НАСА, Европейского космического агентства и Канадского космического агентства. Чтобы выяснить, откуда именно поступают сигналы, команда наблюдала за системой с помощью ALMA — международной обсерватории в чилийской пустыне Атакама, управляемой Национальной радиоастрономической обсерваторией, Европейской южной обсерваторией и Национальной астрономической обсерваторией Японии.
Источник: Университет Мичигана