Астрономы, использующие радиотелескоп Atacama Millimeter / Submillimeter Array (ALMA), обнаружили молодую звезду, окруженную удивительной массой газа. Звезда, названная 49 Кита, имеет возраст в 40 миллионов лет, и стандартные теории формирования планет предполагают, что газ в этом возрасте у звезды должен был бы давно исчезнуть. И необычное количество газа требует пересмотра нашего современного понимания формирования планет.
Составное изображение ALMA обломков вокруг молодой звезды 49 Кита. Распределение пыли показано красным; распределение окиси углерода показано зеленым, а распределение атомов углерода показано синим цветом. © ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Higuchi et al.
Планеты образуются в газообразных пылевых дисках вокруг молодых звезд, так называемых протопланетарных дисках. Частицы пыли агрегируются в планеты, похожие на Землю, или становятся ядрами более массивных планет, забирая из диска большое количество газа и, таким образом, образуя гигантские газообразные планеты, похожие на Юпитер. Согласно современным теориям, газ в диске либо «встраивается» в планеты с течением времени, либо «выдувается» радиационным давлением центральной звезды. В конце концов, звезда оказывается окруженной планетами и диском пылевого мусора. Этот пылевой диск, называемый мусорным диском, означает, что процесс формирования планет почти завершен.
Но последние результаты, полученные с помощью современных радиотелескопов, принесли в этой области неожиданность. Астрономы обнаружили, что в некоторых мусорных дисках все еще содержится определенное количество газа. Если газ остается в остатках диска в течение длительного времени, зародыши планет могут иметь достаточно времени и материала для превращения в гигантские гиганты, такие как Юпитер. Таким образом, газ в диске обломков напрямую влияет на состав получаемой в результате планетной системы.
«Мы обнаружили атомарный углеродный газ в остатках 49 Кита, осуществив более 100 часов наблюдений с помощью телескопа ASTE», - говорит Ая Хигучи, астроном Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ). ASTE - это радиотелескоп диаметром 10 м в Чили, который используется NAOJ. «В качестве замечательного дополнения мы использовали ALMA, чтобы получить более детальную картину, и это подготовило нам и второй сюрприз. Углеродный газ около 49 Кита встречался здесь в десять раз чаще, чем предполагала наша предыдущая оценка».
Благодаря высокому разрешению ALMA, команде удалось впервые продемонстрировать пространственное распределение атомов углерода в мусорном диске. Атомы углерода встречаются чаще, чем окись углерода, вторая самая распространенная молекула среди молодых звезд, причем наиболее распространенными являются молекулы водорода. Количество атомов углерода настолько велико, что ученые обнаружили даже слабые радиоволны более редкой формы углерода, 13C. Это первое свидетельство излучения 13C на частоте 492 ГГц в астрономическом объекте, котороей обычно скрывается за обычным излучением 12C.
«Количество 13C составляет всего 1% от 12C, поэтому обнаружение 13C в диске обломков было совершенно неожиданным», - говорит Хигучи. - «Это представляется явным свидетельством того, что 49 Кита имеет удивительно большое количество газа».
Откуда же берется этот газ? Исследователи предполагают две возможности. С одной стороны, остаточный газ пережил в последней фазе формирования планеты процесс диссипации. Тем не менее, количество газа около 49 Кита сравнимо с количеством газа вокруг более молодых звезд в фазе активного формирования планет. Но теоретических моделей, объясняющих, каким образом такое количество газа могло здесь сохраниться, пока что нет. Другая возможность состоит в том, что газ появился в результате столкновений с маленькими телами, такими как кометы. Однако число столкновений, необходимых для объяснения большого количества газа возле 49 Кита, слишком велико, чтобы это можно было учитывать в современных теориях. Таким образом, новые результаты ALMA побуждают к пересмотру существующих моделей формирования планет.
