диск 49 кита
Фото: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Остаточный диск вокруг молодой звезды 49 Кита

В Млечном Пути обнаружена область, в которой по всем известным теориям не должно быть газа, но он там есть

1150
23 декабря 2019

Группа астрономов из Японии, используя комплекс радиотелескопов Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), обнаружила вокруг молодой звезды 49 Кита массивный остаточный диск с газом. По всем теориям формирования планет газа в этом диске существовать не должно, его наличие специалисты объяснить пока не могут. Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.

Одна из главных космологических теорий гласит, что наша Солнечная система образовалась благодаря сжатию газопылевого облака. 

Ученые считают, что отдельная часть этого облака оказалась плотнее окружающего ее вещества; из-за силы тяготения материя устремилась к этой области и уплотнилась настолько, что в результате гравитационного коллапса возникла протозвезда

В остаточном газопылевом диске, окружавшем протозвезду, под действием все того же гравитационного коллапса и центробежной силы произошло “сплющивание” остатков распыленного вещества. В результате хаотичного соударение частиц в диске стали формироваться сгустки материи, играющие роль центров притяжения. Вокруг этих центров образовались протопланеты, которые также выступали в роли источников гравитации, в итоге околозвездное вещество расслоилось в кольца, а затем собралось в сгустки на определенных орбитах. В конечном счете появились планеты.

Тип и размер планеты зависели от расстояния до новорожденной звезды. У тел, расположенных на небольшом удалении от нее, все легкоплавкие летучие вещества просто испарялись в пространство, сконденсироваться в жидкое или твердое состояние они не могли (это происходило из-за того, что внутри новорожденной звезды протекали термоядерные реакции, и температуры были очень высокими). Поэтому вблизи светила рождались небольшие каменистые плотные миры, в состав которых входили тяжелые химические элементы, а дальше от Солнца, на расстоянии, где летучие вещества не испарялись — газовые гиганты. Как предполагают специалисты, эти гиганты формировались вокруг уже существовавших скалистых или ледяных миров, которые забирали из газопылевого диска большое количества газа и по мере “наполнения” им превращались в ядра планет-гигантов. 

Согласно современным теориям, через несколько миллионов лет после рождения звезды, газ в диске полностью исчезает: либо поглощается планетами, либо прогревается солнечным излучением вблизи звезды и постепенно рассеивается в межзвездном пространстве. В итоге должен остаться околозвездный диск без газа, состоящий из пыли и обломков — “мусора” на орбите вокруг светила (такой диск еще называют остаточным, его наличие означает окончание процесса формирования планет, средний срок жизни остаточного диска около 10 млн лет). 

Недавние исследования показали, что во Вселенной есть объекты, нарушающие эти теории. В частности, японские ученые обнаружили вокруг молодой звезды 49 Кита, возрастом 12-50 миллионов лет, остаточный диск с газом. 

Фото: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Изображение остаточного диска вокруг молодой звезды 49 Кита. Распределение пыли показано красным цветом; распределение окиси углерода показано зеленым цветом; распределение атомов углерода показано синим цветом

«В остаточном диске вокруг звезды 49 Кита мы обнаружили монооксид углерода (СО) и атомарный углерод (С), — объясняет Ая Хигучи, астроном из Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ). — Мы предполагаем, что атомарный углерод образовался здесь в результате химической реакции, при которой монооксид углерода разлагается под действием фотонов электромагнитного излучения. Два этих химических элемента сосуществуют друг с другом»

Благодаря высокому разрешению радиотелескопов ALMA, команда исследователей впервые смогла увидеть распределение углерода в остаточном диске 49 Кита. Оказалось, что атомы углерода более широко распространены в диске, чем монооксид углерода — второй самый распространенный компонент в газопылевых дисках вокруг молодых звезд (на первом месте водород). Кроме того, ученые смогли обнаружить в остаточном диске и два стабильных изотопа углерода: углерод-12 и углерод-13 (12С и 13С, соответственно).

«Углерод-13 достаточно редко встречается в космосе, его количество составляет всего 1% от углерода-12, поэтому обнаружение 13С в “мусоре” звезды было для нас совершенно неожиданным, — говорит Хигучи. — Это указывает на то, что 49 Кита имеет удивительно большое количество газа»

Главный вопрос, который ставят перед собой японские ученые — откуда взялся этот газ? 

Исследователи предложили две версии. 

Первая: это остаточный газ, переживший процесс диссипации (рассеивания) в заключительной фазе формирования планет. Но количество газа около 49 Кита сопоставимо с количеством газа вокруг более молодых звезд, где происходит активное формирование планет, поэтому такое объяснение не подходит. 

Вторая: ученые думают, что газ мог быть “выпущен” в результате столкновения комет вблизи молодой звезды. Однако число “кометных аварий”, необходимых для объяснения такого огромного количества газа около 49 Кита, должно быть слишком большим, что противоречит всем наблюдениям и расчетам. 

В настоящий момент нет компьютерных моделей, позволяющих объяснить “газовую аномалию” у 49 Кита. Результаты исследования, полученные с помощью комплекса радиотелескопов ALMA, побуждают астрономов пересмотреть все известные на сегодняшний день теории формирования планет, и, возможно, предложить новую.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Поделитесь мнением о материале и расскажите о нем друзьям! Еще больше интересной информации о науку и технологиях можно найти в нашем Telegram. Также у нас есть канал в Instagram, где выходят статьи в картинках.  

Нашли ошибку? Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите ее и нажмите Ctrl+Enter

Источник: iopscience.iop.org

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: