Пыль и газ в протопланетных дисках

Астрономы предварительно выяснили, как соотносится толщина протопланетного диска с расстоянием до звезды.

Об этом рассказывают в Гарвард-Смитсоновском Центре астрофизики (CfA).

Планеты образуются по мере того, как зерна пыли на протопланетном диске превращаются в камни, а затем, в конце концов, на планеты. Поскольку мелкие зернышки пыли взаимодействуют с газом (через тягу, которую он создает), газ в протопланетных дисках влияет на распределение мелких зерен, а следовательно, и на рост планет. Астрономы, пытающиеся выяснить, как взаимодействие пыли с газом влияет на развитие планеты, особенно заинтересованы в изучении толщины диска (его "вертикальной высоты") против расстоянии от звезды; диск расширяется наружу в большинстве случаев, когда центральная звезда доминирует над массой системы. Независимо измеряя высоту газа и мелкие пылевые зерна, астрономы могут изучать фундаментальные характеристики диска, такие как отношение массы газа к пыли и турбулентность в диске.

Астрономы CfA Ричард Тиг и Дэвид Вилнер вместе с коллегами завершили первое прямое сравнение вертикальных высот газа и пыли. Они смоделировали архивные многоволновые наблюдения от ALMA, Хаббла и Джемини на трех планетарных дисках, особенно пригодных для таких измерений: системы умеренно наклонены к линии зрения, чтобы предложить некоторую трехмерную перспективу, они имеют достаточно газа окиси углерода и пыли для измерения этих компонентов, а на дисках показывается несколько колец. Кольца рассеивают свет и нужны для оценки вертикальных высот мелких зерен (происхождение колец неопределено, возможно, они вырезаны планетами или температурным переходом, в результате которого образуется лед).

Астрономы обнаружили, что в двух системах газ и пыль, которые находятся на расстоянии около ста астрономических единиц от звезды, размещаются с одинаковой структурой, но дальше от них зерна пыли имеют меньшую вертикальную высоту, чем газ СО. В третьей системе два компонента имеют одинаковую форму на всех расстояниях. Ученые утверждают, что отношение массы газа к массе пыли более 100 (типичное значение для межзвездной среды) может объяснить поведение первых двух систем. Команда также пришла к выводу, что вертикальные высоты газа и пыли — это не просто функции массы, возраста или спектрального типа звезды, но в будущей работе они надеются прояснить эти зависимости.

Ученые предупреждают, что только с тремя примерами обобщать выводы преждевременно. Они также отмечают, что механизмы образования колец неопределены, и в этих системах мог быть иметь место эффект отбора. Например, эти диски относительно большие, а меньшие, более типичные, могут вести себя по-другому. Не менее важно, что последствия турбулентности и оседания пыли остаются неопределенными. Однако, эти первые результаты демонстрируют целесообразность методов. Дополнительные наблюдения и моделирования должны позволить охарактеризовать диски других систем и отследить больше деталей процесса формирования планет.

Работа была опубликована в The Astrophysical Journal в статье "Исследование относительной поверхностной высоты газа и мелкой пыли в протопланетных дисках".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.