JWST обнаружил протопланетные диски в туманности Омар

В новой статье, появившейся на сервере предварительной печати arXiv, представлены результаты исследования космического телескопа "Джеймс Уэбб" (JWST), который изучал протопланетные диски в туманности Омар (NGC 6357). Концепция о том, что звездная туманность коллапсирует, образуя звезду, была впервые предложена в начале 1900-х годов английским астрономом Джеймсом Джинсом. С тех пор была разработана модель, описывающая не только рождение звезд, но и их эволюцию и последующую смерть. Горячие молодые звезды часто сопровождаются дисками материала из туманности, и эти протопланетные диски могут коллапсировать, образуя планеты. Чтобы понять все аспекты формирования планетных систем, важно изучать их в различных условиях. К сожалению, эти системы не слишком распространены и часто скрыты пылью, что вызывает трудности при наблюдении. Многие молодые планетные системы формируются там, где наблюдается высокий уровень ультрафиолетового излучения, особенно в массивных областях звездообразования, таких как NGC 6357. Прекрасным примером звездного питомника является туманность Омар. Туманность расположена в созвездии Скорпиона на расстоянии 6000 световых лет от нас. Команда астрономов направила JWST на NGC6357, чтобы исследовать глубины туманности. В исследуемой области находится множество массивных OB-звезд.

Команда выбрала 15 дисков в трех областях, надеясь, что это поможет понять влияние окружающей среды на формирование планет. Астрономы изучили диск XUE 1, и исследовали его внутренний диск (в пределах 10 астрономических единиц). В своей статье ученые сообщают об изобилии воды, окиси углерода, цианистого водорода и ацетилена на расстоянии в пределах 1 астрономической единицы. Это одна из областей с наиболее экстремальными условиями в галактике.

Полученные данные показывают, что вода и другие молекулы присутствуют во внутренних областях диска, где могли бы образовываться планеты земной группы.

Исследование показывает, что условия для образования планет земной группы столь же вероятны в областях звездообразования с высокой массой, как и в областях с низкой массой. Команда также установила, что рост пылевых зерен начался с обнаруженных структур, и в конечном итоге это может привести к появлению планет в системах возрастом 0,5 млн лет.

Созвездие Тельца показало, как рождаются планеты

Изучая молодые звезды в созвездии Тельца, астрономы пытаются понять, как развивалась наша собственная Солнечная система. Примерно 4,6 миллиарда лет назад она представляла собой вихрь из газа и пыли, окружающий новорожденное солнце. На ранних стадиях развития этот так называемый «протопланетный диск» не обладал какими-то отличительными чертами, однако постепенно материя начала сгущаться и формировать планеты. Чем больше эти сгустки вбирали в себя вещество, тем сильнее изменялся диск: со временем он превратился в уже знакомые нам планеты, луны, астероидные пояса и просто кометы. Этот сценарий формирования Солнечной системы ученые основывают на данных, собранных в результате наблюдения за более молодыми звездами. С помощью массива ALMA в пустыне Атакама в Чили (в настоящее время он состоит из 45 радиоантенн) астрономы отобрали в созвездии Тельца 32 звезды, окруженные протопланетными дисками. В ходе наблюдений стало понятно, что 12 из них (а это почти 40%) обладают характерными протопланетными дисками, в которых заметны промежутки — их можно объяснить присутствием зарождающихся планет. «Это очень интересно. Статистика по экзопланетам говорит, что Супер-Земли и Супер-Нептуны — самый распространенный тип таких планет. И впервые эти данные совпали с результатами фактических наблюдений протопланетных дисков», — поясняет Фенг Лонг, докторант из Института астрономии и астрофизики им. Кавли при Пекинском университете, Китай.

Хотя большинство протопланетных дисков выглядят как однородные, похожие на блины объекты, лишенные каких-либо узоров или структурных особенностей, бывают и исключения. Астрономы уже находили диски, разделенные на кольцевые зоны. Раньше ученые исследовали преимущественно самые яркие объекты (потому что их банально проще всего обнаружить), а потому не было понятно, как часто во Вселенной встречаются диски с неровностями и пятнами и чем вызваны эти искажения. Вот тут в дело и вступает новое исследование: впервые исследователи создали подборку, в которую были включены самые разные диски — и яркие, и не очень.

У астрономов была гипотеза, что цвет дисков могут изменять не зарождающиеся планеты, а изменение химического состава пылевых частиц в ответ на колебания магнитных полей. Однако исследователи внимательно изучили все данные и пришли к выводу, что никаких связей между магнитными полями и разрывами внутри дисков не наблюдается. В итоге, проанализировав «дырчатую» структуру дисков, они пришли к выводу: видимые разрывы и искажения полотна диска — это результат формирования новых планет. Большинство из них — Супер-Земли и Супер-Нептуны, то есть планеты, эквивалентные 20 массам Земли или Нептуна. Только у двух из 32 дисков обнаружились зачатки планет-гигантов, таких как наш Юпитер.