[ESO] Прорывное исследование раскрывает секреты рождения планет у десятков звезд

Пресс-релиз Европейской Южной Обсерватории, 5 марта 2024 года

В серии исследований группа астрономов пролила новый свет на увлекательный и сложный процесс формирования планет. Потрясающие изображения, полученные с помощью Очень Большого Телескопа Европейской Южной Обсерватории (ESO's VLT) в Чили, представляют собой одно из крупнейших исследований дисков, формирующих планеты. Исследование объединяет наблюдения более чем 80 молодых звезд, вокруг которых могут формироваться планеты, предоставляя астрономам обширные данные и уникальные детали формирования планеты в различных регионах нашей галактики.

"Большое продвижение в нашей области исследований," говорит Кристиан Гински, лектор Университета Голуэя, Ирландия, и ведущий автор одной из трех новых статей, опубликованных сегодня в журнале Astronomy & Astrophysics. "Мы перешли от интенсивного изучения отдельных звездных систем к огромному обзору целых областей формирования звезд."

На сегодняшний день было обнаружено более 5000 планет, вращающихся вокруг других звезд - часто в системах, сильно отличающихся от нашей Солнечной системы. Чтобы понять, где и как возникает это разнообразие, астрономы наблюдают за богатыми пылью и газом дисками, окружающими молодые звезды, за самими колыбелями формирования планет. Эти диски лучше всего искать в огромных газовых облаках, где формируются сами звезды.

Новые изображения демонстрируют исключительное разнообразие дисков как для зрелых планетных систем, так и для систем, только формирующих планеты. "Некоторые из этих дисков показывают огромные спиральные рукава, вероятно, вызванные сложным танцем вращающихся планет," говорит Гински. "Другие показывают кольца и большие полости, "вырезанные" формирующимися планетами, в то время как остальные кажутся гладкими и почти дремлющими среди всей этой суматохи активности," добавляет Антонио Гаруфи, астроном Астрофизической обсерватории Арчетри, Итальянский Национальный Институт Астрофизики (INAF), и ведущий автор одной из статей.

Команда изучила в общей сложности 86 звезд в трех различных областях формирования звезд нашей Галактики: Тельца и Хамелеона I, находящихся на расстоянии около 600 световых лет от Земли, и Ориона - богатого газом облака, находящегося примерно в 1600 световых годах от нас, - места рождения нескольких звезд, масса которых превышает массу Солнца. Наблюдения были собраны большой международной командой, в которую входили ученые из более чем 10 стран.

Команда смогла получить несколько ключевых выводов из этого набора данных. Например, в Орионе они обнаружили, что звезды, находящиеся в группах из двух или более компонентов, имеют меньшую вероятность иметь большие диски, формирующие планеты. Это значительный результат, учитывая, что в отличие от нашего Солнца, большинство звезд в нашей галактике имеют спутники. Кроме того, неравномерный внешний вид дисков в этом регионе предполагает возможность наличия в них массивных планет, которые могут вызывать искривление и смещение дисков.

Хотя диски, формирующие планеты, могут простираться на расстояния в сотни раз больше, чем расстояние между Землей и Солнцем, их расположение на расстоянии в несколько сотен световых лет от нас заставляет их казаться крошечными точками в ночном небе. Для наблюдения за дисками команда использовала передовой инструмент Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE), установленный на VLT ESO. Система экстремальной адаптивной оптики SPHERE корректирует турбулентные эффекты атмосферы Земли, обеспечивая четкие изображения дисков. Это позволило команде получить изображения дисков вокруг звезд с массой до половины массы Солнца, которые обычно слишком тусклы для большинства современных инструментов. Дополнительные данные для исследования были получены с помощью инструмента X-shooter VLT, который позволил астрономам определить, насколько молоды и массивны звезды. С другой стороны, Большой миллиметровый/субмиллиметровый массив Атакама (ALMA), в котором ESO является партнером, помог команде установить количество пыли, окружающей некоторые из звезд.

По мере развития технологий команда надеется еще глубже проникнуть в сердце систем, формирующих планеты. Например, большое 39-метровое зеркало будущего СверхБольшого Телескопа (ELT) ESO позволит команде изучать самые ближайшие области вокруг молодых звезд, где могут формироваться каменистые планеты, подобные нашей.

На данный момент эти впечатляющие изображения предоставляют исследователям кладезь данных, помогающих разгадать тайны формирования планет. "Почти поэтично, что процессы, отмечающие начало пути к формированию планет и, в конечном итоге, жизни в нашей собственной Солнечной системе, настолько прекрасны," заключает Пер-Гуннар Валегорд, аспирант Университета Амстердама, Нидерланды, который руководил исследованием Ориона. Валегорд, который также работает учителем в Международной школе Хилверсума в Нидерландах, надеется, что изображения вдохновят его учеников стать учеными в будущем.

Ссылки на научные статьи:

1. “The SPHERE view of the Chamaeleon I star-forming region: The full census of planet-forming disks with GTO and DESTINYS programs”
2. “The SPHERE view of the Taurus star-forming region: The full census of planet-forming disks with GTO and DESTINYS programs”
3. “Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars (DESTINYS): The SPHERE view of the Orion star-forming region”

PR изображения:

Экзопланетные системы в облаке Тельца

Credit: ESO/A.Garufi et al.; IRAS

Диски, в которых формируются планеты, вокруг молодых звезд и их расположение в богатом газом облаке Тельца, примерно в 600 световых годах от Земли. Потрясающие изображения дисков были получены с помощью инструмента Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE), установленного на Очень Большом Телескопе (VLT) ESO. Всего команда наблюдала 43 звезды в области Тельца, все они изображены здесь (хотя диски, в которых формируются планеты, были обнаружены только у 39 из этих объектов). Фоновое изображение показывает инфракрасный вид Тельца, полученный Инфракрасным Астрономическим Спутником.

Диск формирования экзопланет MWC 758 - как видно SPHERE и ALMA

Credit: ESO/A. Garufi et al.; R. Dong et al.; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Этот композитный снимок показывает диск MWC 758, в котором формируются планеты, расположенный примерно в 500 световых годах от нас в области Тельца, сделанный с помощью двух различных обсерваторий.

Желтый цвет представляет собой инфракрасные наблюдения, полученные при помощи инструмента Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) на Очень Большом Телескопе (VLT) ESO. Синие области, в свою очередь, соответствуют наблюдениям, выполненным с помощью Большого Атакамского миллиметрового/субмиллиметрового массива (ALMA), в котором ESO является партнером.

Упомянутые обсерватории позволяют астрономам картографировать распределение пыли вокруг этой и других звезд различными, но дополняющими друг друга способами. SPHERE захватывает свет от хозяйской звезды, рассеянный пылью вокруг нее, в то время как ALMA регистрирует излучение, непосредственно испускаемое самой пылью. Совмещение этих наблюдений помогает астрономам понять, как могут формироваться планеты в пыльных дисках вокруг молодых звезд.