Когда речь заходит о поиске всё ещё формирующихся планет у молодых звёзд, обсерватория Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая решётка (ALMA) становится наиболее искусным инструментом астрономов. ALMA предоставила множество изображений протопланетных дисков вокруг молодых звёзд с проторванными в них промежутками и кольцами, созданными молодыми планетами.
В новом исследовании команда учёных использовала ALMA для съёмки 16 дисков вокруг молодых протозвёзд класса 0/1 и обнаружила, что планеты могут начать формироваться раньше, чем считалось ранее.
Результаты исследования будут опубликованы в журнале «Astronomy & Astrophysics» в статье «FAUST. XXVIII. Наблюдения ALMA с высоким разрешением дисков класса 0/I: структура, оптические глубины и температуры». Исследование в настоящее время доступно на сервере препринтов arXiv.
Ведущий автор — доктор Мария Хосе Морера Пиночет, постдок по астрономии в Институте внеземной физики Общества Макса Планка. FAUST означает Fifty AU STudy — текущая исследовательская программа, которая использует ALMA для изучения оболочек/дисковых систем протозвёзд класса 0 и I, подобных Солнцу, в масштабах примерно 50 а. е.
В прошлом астрономы считали, что формирование планет следует за образованием звёзд. Но появляется всё больше доказательств того, что формирование планет начинается раньше, ещё когда звезда представляет собой протозвезду со всё ещё формирующимися планетами.
«Появляются доказательства того, что процесс формирования планет начинается на этапах внедрения протозвёзд (класс 0/I), что делает характеристику протозвёздных дисков ключевой для изучения как процесса аккреции протозвёзд, так и начальных фаз формирования планет», — пишут авторы нового исследования.
Этап внедрения протозвёзд — это когда молодые протозвёзды глубоко погружены в свои естественные газопылевые оболочки. Протозвёзды активно аккумулируют новый материал на этом этапе, и именно тогда они накапливают большую часть своей массы.
Однако протозвёздные диски — это сложная среда для наблюдений. Толстый слой газа и пыли скрывает то, что происходит внутри них. К счастью, ALMA с этим справляется. Исследователи использовали ALMA для наблюдения за 16 очень молодыми системами с протозвёздами класса 0/1.
«Эти детские диски заполняют пробел между коллапсирующим облаком и более поздними стадиями формирования планет», — сказала Паола Казелли, директор Центра астрохимии в MPE и один из основных авторов исследования. «Они обеспечивают недостающее звено для понимания того, как звёзды и планеты появляются вместе».
Хотя наблюдения за этими типами молодых систем улучшились в плане разрешения, всё ещё есть необходимость увидеть больше. Текущая цель — определить, когда дисковые подструктуры, подобные тем, что в дисках класса II, появляются в дисках класса 0/1.
Пока астрономы изучили почти 60 дисков класса 0/1, но только в пяти из них чётко определены подструктуры, и все пять относятся к дискам класса 1. «Эти результаты предполагают, что либо формирование планет начинается на стадии класса I, либо многие более молодые диски остаются слишком оптически толстыми при ∼ 1 мм, что препятствует чёткому обнаружению подструктур», — объясняют исследователи.
Исследователи идентифицировали только одну определённую подструктуру, и она была идентифицирована предыдущими исследователями. Они также обнаружили дополнительную потенциальную подструктуру. Это не означает, что их работа напрасна. Природа этой пары подструктур предполагает, что многие другие подструктуры скрыты за пределами досягаемости ALMA.
«Эти результаты подтверждают идею о том, что кольцевые подструктуры могут появиться уже на стадии класса 0, но часто скрыты оптически толстым излучением», — объясняют авторы.
Кроме того, их работа показывает, что эти молодые диски примерно в 10 раз ярче, чем более развитые диски. Это связано в основном с их толщиной и массой. Фактически, они намного толще и массивнее, чем предполагалось. Результаты также проливают свет на силы, которые формируют эти чрезвычайно молодые диски.
«Наши результаты показывают, что самогравитация и аккреционный нагрев играют важную роль в формировании самых ранних дисков», — добавил Хаую Баобаб Лю из Департамента физики Национального университета Цзяо Тун на Тайване. «Они влияют как на доступную массу для формирования планет, так и на химию, которая приводит к сложным молекулам».
Природа словно скрывает свои секреты в толстых, пыльных регионах. И люди продолжают пытаться увидеть их и разгадать эти секреты. Но толстая пыль мешает определить размеры пылевых зёрен — важный показатель формирования планет.
ALMA продолжит играть роль в будущих усилиях по наблюдению за самыми ранними стадиями формирования планет в протозвёздных дисках. В этом также будет участвовать Very Large Array — ещё один радиоинтерферометр. Но предстоящие объекты, такие как Square Kilometer Array и Next Generation VLA (ngVLA), также станут частью этой работы. Вместе они будут наблюдать за этими скрывающими дисками на более длинных волнах.
«Наблюдения на более длинных волнах необходимы для преодоления этих проблем, и поэтому будущие наблюдения с SKAO и ngVLA наряду с более чувствительными наблюдениями с ALMA для охвата более широких и слабых популяций будут иметь ключевое значение для продвижения нашего понимания раннего формирования дисков и планет и их эволюции», — заключают авторы.
Предоставлено Universe Today