Пил та газ у протопланетних дисках

Астрономи попередньо з’ясували, як співвідноситься товщина протопланетного диска із відстанню до зорі.

Про це розповідають у Гарвард-Смітсонівському Центрі астрофізики (CfA).

Планети утворюються у міру того, як зерна пилу на протопланетному диску перетворюються на каміння, а потім, зрештою, на планети. Оскільки дрібні зернинки пилу взаємодіють з газом (через тягу, яку він створює), газ у протопланетних дисках впливає на розподіл дрібних зерен, а отже, і на зростання планет. Астрономи, які намагаються з'ясувати, як взаємодія пилу з газом впливає на розвиток планети, особливо зацікавлені у вивченні товщини диска (його "вертикальної висоти") проти відстані від зорі; диск розширюється назовні у більшості випадків, коли центральна зоря домінує над масою системи. Незалежно вимірюючи висоту газу та дрібні пилові зерна, астрономи можуть вивчати фундаментальні характеристики диска, такі як відношення маси газу до пилу та турбулентність у диску.

Астрономи CfA Річард Тіг та Девід Вілнер разом з колегами завершили перше пряме порівняння вертикальних висот газу та пилу. Вони змоделювали архівні багатохвильові спостереження від ALMA, Хаббла та Джеміні на трьох планетарних дисках, особливо придатних для таких вимірювань: системи помірно нахилені до лінії зору, щоб запропонувати деяку тривимірну перспективу, вони мають достатньо газу окису вуглецю та пилу для вимірювання цих компонентів, а на дисках показується кілька кілець. Кільця розсіюють світло і потрібні для оцінки вертикальних висот дрібних зерен (походження кілець невизначене, можливо, вони вирізані планетами або температурним переходом, у результаті якого утворюється лід).

Астрономи виявили, що у двох системах газ та пил, що знаходяться на відстані близько ста астрономічних одиниць від зорі, розміщуються за однаковою структурою, але далі від них зерна пилу мають меншу вертикальну висоту, ніж газ СО. У третій системі два компоненти мають однакову форму на всіх відстанях. Вчені стверджують, що відношення маси газу до маси пилу понад 100 (типове значення для міжзоряного середовища) може пояснити поведінку перших двох систем. Команда також прийшла до висновку, що вертикальні висоти газу та пилу — це не просто функції маси, віку чи спектрального типу зорі, але у майбутній роботі вони сподіваються прояснити ці залежності.

Вчені попереджають, що лише з трьома прикладами узагальнювати їхні висновки передчасно. Вони також відзначають, що механізми утворення кілець невизначені, і в цих системах міг бути ефект відбору. Наприклад, ці диски відносно великі, а менші, більш типові, можуть поводитися по-іншому. Не менш важливо, що наслідки турбулентності та осідання пилу залишаються невизначеними. Однак, ці перші результати демонструють доцільність методів. Додаткові спостереження та моделювання повинні мати можливість схарактеризувати диски інших систем та відстежити більше деталей процесу формування планет.

Робота була опублікована у The Astrophysical Journal у статті “Дослідження відносної поверхневої висоти газу та дрібного пилу у протопланетних дисках”.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.