[JWST][Beta Pictoris] Уэбб открыл пылевой "кошачий хвост" в системе Бета Живописца

 

10 января 2024 года. Пресс-релиз ID: 2024-101

Новые наблюдения в инфракрасном свете предполагают недавнее масштабное столкновение.

С 1980-х планетная система вокруг звезды Бета Живописца продолжает удивлять ученых. Даже после десятилетий изучения она все еще хранит в себе сюрпризы.

Космический телескоп Джеймса Уэбба открыл захватывающую новую главу истории Бета Живописца, в которую входят новые подробности о составе ее диска и никогда ранее не наблюдавшийся пылевой след, напоминающий хвост кошки. Согласно гипотезы группы астрономов эта особенность является относительно новым дополнением к планетной системе — хвостом, "не таким старым, как само время."

Бета Живописца, молодая планетная система, расположенная всего в 63 световых годах от нас, продолжает интриговать ученых даже после десятилетий глубокого изучения. Она обладает первым дисковым облаком пыли, обнаруженным у другой звезды — диском обломков, образованных столкновениями астероидов, комет и планетезималей. Наблюдения космического телескопа Хаббл показали второй диск обломков в этой системе, наклоненный по отношению к внешнему диску, который был замечен первым. Теперь команда астрономов, использующих космический телескоп Джеймса Уэбба для изображения системы Бета Живописца (Beta Pictoris), обнаружила новую, ранее не видимую структуру.

Команда, возглавляемая Изабель Реболлидо из Центра астробиологии в Испании, использовала NIRCam (камеру ближнего инфракрасного (ИК) диапазона) и MIRI (инструмент среднего ИК-диапазона) Уэбба для исследования состава ранее обнаруженных основного и вторичного дисков обломков Бета Живописца. Результаты превзошли их ожидания, показав резко наклоненную ветвь пыли, напоминающую хвост кошки, которая тянется от юго-западной части вторичного диска обломков.

«Бета Живописца — это диск обломков, в котором есть все: у нее есть действительно яркая, близкая звезда, которую мы можем очень хорошо изучить, и сложная околозвездная среда с многокомпонентным диском, экзокометами и двумя сфотографированными экзопланетами», - сказала Реболлидо, ведущий автор исследования. «Хотя ранее и были наблюдения с Земли в этом диапазоне длин волн, у них не было такой чувствительности и пространственного разрешения, которые у нас теперь есть с Уэббом, поэтому они не обнаружили эту особенность»."

Портрет Звезды Улучшен с Помощью Уэбба

Даже с использованием Уэбба, или JWST, наблюдение за Бета Живописца в правильном диапазоне длин волн — в данном случае, в среднем инфракрасном — было решающим для обнаружения "хвоста кошки", так как он появлялся только в данных MIRI. Данные Уэбба в среднем инфракрасном диапазоне также показали различия в температуре между двумя дисками Бета Живописца, что, вероятно, связано с различиями в их составе.

«Мы не ожидали, что Уэбб откроет, что у Бета Живописца есть два разных типа материала, но MIRI ясно показал, что материал вторичного диска и "хвоста кошки" горячее, чем основной диск», - сказал Кристофер Старк, соавтор исследования в Космическом центре полетов Годдарда NASA в Гринбелте, штат Мэриленд. «Пыль, которая формирует этот диск и хвост, должна быть очень темной, поэтому мы с трудом видим ее в визуальном диапазоне, но в среднем инфракрасном она светится».

Чтобы объяснить более высокую температуру этой пыли, команда предположила, что она может быть высокопористым «органическим огнеупорным материалом», похожим на вещество, найденное на поверхностях комет и астероидов в нашей солнечной системе. Например, предварительный анализ материала, взятого с астероида Бенну миссией OSIRIS-REx NASA, показал, что он очень темный и богат углеродом, и очень похож на то, что обнаружил MIRI у Бета Живописца.

Загадочное Начало Хвоста Требует Дальнейших Исследований

Однако остается один важный вопрос: что может объяснить форму хвоста кошки, уникально изогнутую особенность, не похожую на то, что видно в дисках вокруг других звезд?

Реболлидо и команда моделировали различные сценарии в попытке воссоздать хвост кошки и раскрыть его происхождение. Хотя для дальнейших исследований и тестирования требуется больше времени, команда представляет убедительную гипотезу о том, что хвост кошки является результатом образования пыли, произошедшего всего сто лет назад.

«Что-то происходит — например, столкновение — и образуется много пыли», - поделился Маршалл Перрин, соавтор исследования в Институте космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд. «Сначала пыль движется в том же орбитальном направлении, что и ее источник, но затем она начинает рассеиваться. Свет от звезды отталкивает самые маленькие, пушистые частицы пыли от звезды быстрее, в то время как более крупные зерна не двигаются так сильно, создавая длинную прядь пыли».

«Хвост кошки чрезвычайно необычен, и динамическое моделирование его изгиба оказалось сложным», - объяснил Старк. «Наша модель требует пыли, которая может быть быстро вытолкнута из системы, что снова предполагает, что она состоит из органического огнеупорного материала».

Предпочтительная модель команды объясняет резкий угол хвоста от диска как простую оптическую иллюзию. Наша перспектива в сочетании с изогнутой формой хвоста создает наблюдаемый угол хвоста, в то время как на самом деле дуга материала отходит от диска всего под углом пяти градусов. Учитывая яркость хвоста, команда оценивает количество пыли в хвосте кошки как эквивалентное большому астероиду главного пояса, распределенному на протяжении 16 миллиардов км.

Недавнее образование пыли в дисках обломков Бета Живописца также может объяснить недавно замеченное асимметричное расширение наклоненного внутреннего диска, как показано в данных MIRI и видимое только с противоположной стороны хвоста. Недавнее столкновение с образованием пыли также может объяснить особенность, ранее замеченную Атакамской крупномасштабной миллиметровой/субмиллиметровой обсерваторией в 2014 году: скопление угарного газа (CO), расположенное рядом с "хвостом кошки". Поскольку излучение звезды должно разрушить CO примерно за сто лет, это все еще присутствующее скопление газа может быть оставшимся свидетельством того же события.

«Наши исследования предполагают, что Бета Живописца может быть еще более активной и хаотичной, чем мы думали ранее», - сказал Старк. «JWST продолжает удивлять нас,  даже когда речь идет о хорошо изученных объектах. У нас появилось совершенно новое окно в эти планетные системы».

Эти результаты были представлены на конференции на 243-м собрании Американского астрономического общества в Новом Орлеане, Луизиана.

Наблюдения были проведены в рамках программы гарантированного времени наблюдения 1411.

Космический телескоп Джеймса Уэбба является ведущей космической научной обсерваторией мира. Уэбб раскрывает тайны нашей солнечной системы, заглядывает за ее пределы к далеким мирам вокруг других звезд и исследует загадочные структуры и происхождение нашей вселенной и нашего места в ней. Уэбб является международной программой под руководством NASA при участии партнеров - Европейского космического агентства (ESA) и Канадского космического агентства.

Анимация:

Объект в Симбаде: http://simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-id?Ident=*%20bet%20Pic

Объект в Аладине: 

RA/DEC: 05 47 17.088 -51 03 59.44