Планетообразование зависит от месторасположения, расположения и еще раз расположения

Астрономы, используя космический телескоп Хаббла, обнаружили, что планетам трудно образовываться в грубой и суровой центральной области массивного, переполненного звездного кластера Westerlund 2. Расположенный за 20 000 световых лет, Вестерлунд 2 - это уникальная лаборатория для изучения звездных эволюционных процессов, так как он находится относительно недалеко, достаточно молодой и содержит большую звездную популяцию.

Об этом рассказывают в НАСА.

Трехлетнее изучение телескопом Хаббла звезд в Вестерлунд 2 показало, что предшественники планетообразующих дисков, окружающих звезды около центра кластера, загадочным образом лишены крупных, плотных пылевых облаков, которые через несколько миллионов лет могут стать планетами.

Однако наблюдения показывают, что звезды на периферии кластера действительно имеют огромные планетообразующие пылевые облака, встроенные в их диски. Исследователи считают, что наша Солнечная система следовала этому рецепту, когда образовалась 4,6 млрд лет назад.

Так почему же некоторые звезды в Вестерлунд 2 трудно образуют планеты, а другие - нет? Похоже, что образование планет зависит от месторасположения, расположения и еще раз расположения. Наиболее массивные и яркие звезды в кластере скапливаются в ядре, что подтверждается наблюдениями за другими звездообразующими областями. Центр кластера содержит не менее 30 чрезвычайно массивных звезд, часть которых до 80 раз больше массы Солнца. Их стремительное ультрафиолетовое излучение и ураганоподобные звездные ветры заряженных частиц распаивают диски вокруг соседних звезд с меньшей массой, рассеивая гигантские облака пыли.

"В основном, если у вас есть звезды-монстры, их энергия будет изменять свойства дисков вокруг соседних, менее массивных звезд", - пояснила Елена Сабби из Научно-исследовательского института космического телескопа в Балтиморе и ведущий исследователь Хаббла. "У вас все еще может быть диск, но звезды меняют состав пыли на дисках, поэтому труднее создать устойчивые структуры, которые в конце концов станут планетами. Мы считаем, что пыль или испаряется за один миллион лет, или меняется по составу и размеру настолько сильно, что для образования планете нет строительных блоков".

Наблюдение Хаббла представляют собой первый случай, когда астрономы проанализировали чрезвычайно плотный звездный кластер, чтобы изучить, какие среды благоприятны для планетообразования. Ученые, однако, все еще дискутируют, рождаются ли громоздкие звезды в центре, или они мигрируют туда. В ядре Вестерлунда 2 уже есть массивные звезды, несмотря на то, что это сравнительно молодая система, возрастом 2 миллиона лет.

Используя Широкоугольную камеру 3 на Хаббле, исследователи обнаружили, что из почти 5000 звезд в Вестерлунде 2 с массой от 0,1 до 5 раз превышающей массу Солнца, 1500 из них показывают флуктуации в своем свете по мере того, как звезды аккрецируют материал со своих дисков. Собранный в сгустки материал, вращаясь в диске, временно блокирует часть звездного света, вызывая колебания яркости.

Новости по подобной теме:

Массивные звезды – фабрики ингредиентов жизни

Однако Хаббл обнаружил признаки такого вращательного материала только вокруг звезд вне центрального региона кластера. Телескоп был свидетелем больших падений яркости в течение примерно 10-20 дней у около 5% звезд, прежде чем они вернулись к нормальной яркости. Не было выявлено этих падений яркости у звезд, находящихся в пределах четырех световых лет от центра. Эти колебания могли быть вызваны большими сгустками пыли, проходивших перед звездой. Эти сгустки были бы в диске, наклоненном почти по краям при виде с Земли. "Мы думаем, что они являются планетезималями или структурами в стадии формирования", - пояснил Сабби. "Это могут быть семена, которые в конечном итоге произведут планеты в более развитых системах. Это системы, которые мы не видим близко к очень массивным звездам. Мы видим их только в системах вне центра".

Благодаря Хабблу астрономы теперь могут видеть, как звезды аккрециируют в окружении, подобном ранней Вселенной, где в кластерах господствовали звезды-монстры. Пока самым известным звездным окружением поблизости, которое содержит массивные звезды, является область рождения звезд в туманности Ориона. Однако, Вестерлунд 2 является более богатой целью через еще большую звездную популяцию

"Наблюдения Хаббла за Вестерлунд 2 дают нам гораздо лучшее понимание того, как звезды разной массы меняются со временем, и как мощные ветры и излучение от очень массивных звезд влияют на близлежащие звезды меньшей массы и их диски", - сказала Сабби. "Мы видим, например, что звезды меньшей массы, как наше Солнце, находится недалеко от чрезвычайно массивных звезд в скоплении, которые все еще имеют диски и все еще могут накапливать материал по мере роста. Но структура их дисков (и, следовательно, их планетобразующая способность), похоже что, сильно отличается от структуры дисков вокруг звезд, которые образуются в спокойном среде, удаленном от ядра кластера. Эта информация важна для построения моделей планетообразования и эволюции звезд".

Этот кластер станет прекрасной лабораторией для наблюдений с будущего космического телескопа Джеймса Вебба - инфракрасной обсерваторией НАСА. Хаббл помог астрономам определить звезды, которые имеют возможные планетарные структуры. С помощью Вебба исследователи смогут изучить, какие диски вокруг звезд аккрецируют материал, и какие диски все еще имеют материал, который мог бы наращиваться в планеты. Эта информация о 1500 звезд позволит астрономам картографировать путь того, как растут и развиваются звездные системы. Вебб также сможет изучать химию дисков на разных эволюционных фазах и наблюдать, как они меняются, а также помогать астрономам определить, какое влияние окружающая среда влечет на их эволюцию.

Космический телескоп Нэнси Грейс Роман от НАСА - еще одна запланированная инфракрасная обсерватория, сможет выполнить исследования Сабби на значительно большей площади. Вестерлунд 2 - это лишь небольшой фрагмент огромного региона звездообразования. Эти огромные регионы содержат кластеры звезд разного возраста и разной плотности. Астрономы могли бы использовать наблюдения космического телескопа Роман, чтобы начать собирать статистику о том, как характеристики звезды, такие, как их масса или оттоки, влияют на их собственную эволюцию или природу звезд, образующихся поблизости. Наблюдения могут также предоставить больше информации о том, как формируются планеты в жестком окружении.

Результаты своего исследования команда ученых опубликовала в The Astrophysical Journal.

* На фото в начале статьи: NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI / AURA), A. Nota (ESA / STScI) and the Westerlund 2 Science Team

Читайте еще интересные новости о космосе.

• образование планет