Диски, рождающие новые планеты, замеченные Очень Большим Телескопом. Фото: ESO/C. Гинский, А. Гаруфи, П.-Г. Валегард и др.
Когда мы смотрим на звезды, нас обычно движет не тоска по далеким глубинам космического пространства. Когда мы смотрим туда, мы действительно оглядываемся назад на себя. Мы пытаемся понять свое место в невообразимых просторах Вселенной.
Один из самых животрепещущих вопросов, который нас волнует, — насколько мы уникальны. Жизнь возникла только здесь, на Земле, или наша галактика объединилась с ней?
Самый первый шаг к выяснению этого — понять, насколько особенна на самом деле Земля — и, как следствие, вся наша Солнечная система. Для этого необходимы знания о том, как на самом деле формируются солнечные системы. И это именно то, что мы с коллегами начали открывать в новой серии исследований областей звездообразования.
За последние десятилетия астрономы обнаружили более 5000 планет вокруг далеких звезд — так называемых экзопланет. Теперь мы знаем, что планет настолько много, что вы можете посмотреть практически на любую звезду в ночном небе и быть почти уверенным, что вокруг нее вращаются планеты. Но как выглядят эти планеты?
Первая планета, обнаруженная вокруг звезды, похожей на Солнце, стала для нас шоком. Это был так называемый горячий Юпитер, массивный газовый гигант, вращающийся вокруг своей родительской звезды по такой узкой орбите, что продолжительность года составляет всего четыре дня. Это поистине чужой мир, которому нет равных в нашей Солнечной системе.
После этого первого революционного открытия астрономы пошли дальше и обнаружили плотно упакованные системы суперземель, скалистые планеты, в несколько раз массивнее Земли, а также удивительные газовые гиганты, вращающиеся вокруг своей родительской звезды на протяжении столетий. Из множества обнаруженных нами планетных систем ни одна не может сравниться с нашей Солнечной системой. На самом деле большинство из них совершенно разные.
Чтобы понять, как возникают все эти различные системы, нам нужно обратиться к самому началу. И это величественные диски пыли и газа, окружающие самые молодые звезды. Это питомники, из которых в конечном итоге произойдут новые планетные системы.
Эти диски представляют собой огромные объекты, протяженность которых в несколько сотен раз превышает расстояние между Землей и Солнцем. Однако на небе они кажутся крошечными. Это потому, что даже самые ближайшие из них, которые находятся практически на заднем дворе нашей галактики, находятся на расстоянии от 600 до 1600 световых лет.
Это крошечное расстояние, если учесть, что галактика Млечный Путь имеет диаметр более 100 000 световых лет, но это все равно означает, что свету, самой быстрой вещи во Вселенной, требуется до 1600 лет, чтобы добраться до нас оттуда.
Типичный размер одного из этих планетарных питомников, если смотреть с Земли, составляет угол в 1 угловую секунду на небе, что эквивалентно 3600-й части градуса. Проще говоря, это все равно, что пытаться наблюдать за человеком, стоящим на вершине Эйфелевой башни, на расстоянии 500 км в голландской столице Амстердаме.
Для наблюдения этих дисков нам нужны самые совершенные и большие телескопы. И нам нужны сложные инструменты, которые смогут корректировать атмосферную турбулентность, которая размывает наши изображения. Это немалый инженерный подвиг, поскольку инструменты последнего поколения стали доступны только примерно десять лет назад.
Новые выводы
Используя «Очень большой телескоп» Европейской южной обсерватории, VLT и камеру с экстремальной адаптивной оптикой Sphere, мы начали исследовать близлежащие молодые звезды.
Наша команда, состоящая из ученых из более чем десяти стран, смогла наблюдать более 80 этих молодых звезд с удивительной детализацией, а наши результаты были опубликованы в серии статей в журнале Astronomy and Astrophysicals.
Все изображения были сделаны в ближнем инфракрасном свете, невидимом для человеческого глаза. На них изображен свет далеких молодых звезд, отраженный от крошечных частиц пыли в дисках. Эта пыль очень похожа на песок на пляже и в конечном итоге слипнется, образуя новые планеты.
Мы обнаружили удивительное разнообразие форм и форм этих планетарных рассадников. Некоторые из них имеют огромные кольцевые системы, другие — большие спиральные рукава. Некоторые из них гладкие и спокойные, а другие попали в разгар шторма, когда на них обрушивается пыль и газ из окружающих звездообразующих облаков.
Диски, образующие планеты, в богатом газом облаке Хамелеон I, примерно в 600 световых годах от Земли. Фото: Гински и др., 2024 г., CC BY-SA.
Хотя мы ожидали некоторого такого разнообразия, наше исследование впервые показывает, что это справедливо даже в пределах одних и тех же областей звездообразования. Таким образом, даже планетарные системы, формирующиеся в одном и том же районе, могут сильно отличаться друг от друга.
Обнаружение такого широкого спектра дисков позволяет предположить, что огромное разнообразие обнаруженных к настоящему времени экзопланет является следствием такого широкого спектра планетарных питомников.
В отличие от Солнца, у большинства звезд в нашей галактике есть спутники: две или более звезд вращаются вокруг общего центра масс. Глядя на созвездие Ориона, мы обнаружили, что звезды в группах из двух и более звезд с меньшей вероятностью имеют большие диски, образующие планеты, чем одиночные звезды. Это полезно знать при охоте за экзопланетами.
Еще одним интересным открытием было то, насколько неровными были диски в этом регионе, что позволяет предположить, что там могут находиться массивные планеты, которые деформируют диски.
Следующим шагом в наших исследованиях будет соединение конкретных планет с их питомниками, чтобы детально понять, как могли формироваться различные системы. Мы также хотим еще ближе приблизить самые внутренние области этих дисков, в которых, возможно, уже формируются планеты земной группы, такие как наша Земля.
Для этого мы будем использовать телескопы следующего поколения, возглавляемые «Чрезвычайно большим телескопом» Европейской южной обсерватории, который сейчас строится в чилийской пустыне Атакама.
Есть много вопросов, на которые нужно ответить. Но благодаря нашему исследованию мы теперь знаем, что самый первый шаг на долгом пути к зарождению жизни — чрезвычайно красивый.
Информация от: Разговором
Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
