Планеты находят теперь почти у каждой звезды, но астрономы все еще до конца не понимают, как именно и при каких условиях они образуются. Чтобы ответить на этот вопрос, исследуют газо-пылевые диски, которые вращаются вокруг звезд и в которых формируются планеты.
Переходные диски
Особый класс таких дисков, так называемые переходные диски, обладает необычным свойством: в их центральных частях, непосредственно вокруг родительской звезды, отсутствует пыль. Чтобы объяснить эту особенность, выдвинуто две идеи. Первая заключается в том, что вещество из окрестности звезды выметено или уничтожено сильным звездным ветром и интенсивным фотоиспарением. Альтернативное объяснение выглядит так: массивные молодые планеты в процессе своего образования и орбитального движения в этих областях «собрали на себя» имевшееся там вещество.
Астрономы, ведущие наблюдения на телескопе ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), получили самые ясные на сегодняшний день свидетельства того, что в переходных газо-пылевых дисках вокруг четырех молодых звезд совсем недавно образовались планеты с массами в несколько Юпитеров.
Схематическая диаграмма показывает, как распределены вокруг звезды пыль (обозначена коричневым) и газ (показан синим) и как молодая планета расчищает в диске зазор.
На снимках, полученных с Очень Большим Телескопом ESO и Космическим телескопом Хаббла NASA/ESA, астрономы обнаружили в пылевом диске вокруг одной из близких к нам звезд (AU Микроскопа) необычные быстродвижущиеся волнообразные структуры. Такие детали не только никогда раньше не наблюдались, но даже не предсказывались, и их природа остается пока загадкой. Результаты наблюдений публикуются в журнале Nature 8 октября 2015 г.
AU Микроскопа (сокращенно AU Mic) – молодая звезда, расположенная неподалеку от Солнца и окруженная большим пылевым диском [1]. Исследования таких «обломочных дисков» (debris discs) помогают понять, как из них образуются планеты.
Пять волнообразных арок, расположенных на различных расстояниях от звезды, напоминали рябь на воде, эта «рябь» движется, и движется очень быстро! Пока у исследователей нет общего мнения о причине непонятной «ряби» вокруг звезды. Но они уже рассмотрели и отбросили целый ряд возможных объяснений.
“Одно из объяснений странных образований связывает их со звездными вспышками. AU Mic – звезда, проявляющая высокую вспышечную активность. С ее поверхности или из приповерхностных слоев часто выбрасываются мощные нерегулярные потоки энергии”, -- объясняет соавтор работы Гленн Шнайдер из обсерватории Стюарт (США).
“Такая вспышка, возможно, могла как-то воздействовать на одну из планет — если, конечно, они там есть — например, оторвать от нее часть вещества, которое теперь распространяется сквозь диск, разгоняемое энергией вспышки”.
«Охотником за планетами» SPHERE получено изображение планеты и диска вокруг двойной звезды. Эта звёздная система расположена в созвездии Южный Крест. Из-за достаточно небольшого возраста бинарной системы, который составляет 13 миллионов лет, а также характерного излучения, астрономы давно подозревали, что HD 106906AB может обладать осколочным диском. Однако, до сих пор он оставался невидимым. А теперь, взглянув на представленное изображение, в его нижней левой части можно этот диск наблюдать воочию. Он интересен ещё и тем, что окружает сразу две звезды, а не какую-то одну из них, поэтому его можно называть «циркумбинарным». Сами звёзды скрыты коронографом, это необходимо для того, чтобы их яркий свет не ослепил чувствительный инструмент.
Но и это ещё не всё! Эти звёзды и этот диск сопровождает экзопланета под названием HD 106906 b, которая видна в верхнем правом углу. Её орбита лежит далеко за пределами двойных звёзд и осколочного диска. Установлено, что она является экзопланетой-рекордсменом с самой большой орбитой, которая в 650 раз больше расстояния от Земли до Солнца, что составляет почти 97 миллиардов километров, если выражаться точными числами. HD 106906 b обладает гигантской массой, она в 11 раз массивнее Юпитера, а температура её поверхности составляет 1500 градусов Цельсия.
Нахождение планеты на таком большом удаление плохо укладывалось в ряд существующих моделей формирования планетарных систем, поэтому астрономы провели еще ряд исследований системы и выяснили, что планета HD 106906 b была «выкинута» своей звездой на дальние окраины.
Теперь у астрономов есть великолепная и уникальная возможность исследовать сложные процессы образования циркумбинарных планет вокруг звезд двойной системы.
Группа под руководством Кристофера Мэнсера (Christopher Manser), докторанта Уорвикского университета (Великобритания) при помощи Очень Большого Телескопа (VLT) ESO и других обсерваторий изучила остатки астероида, разбросанные вокруг погасшей звезды — белого карлика SDSS J1228+1040. Результаты исследования представлены в статье, которая выходит в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Белые карлики редко бывают окружены вращающимися вокруг них газовыми дисками — найдено всего девять таких звезд. В данном случае астрономы заключили, что видимый вокруг потухшей звезды диск образовался в результате того, что на опасное расстояние к погасшей звезде приблизился астероид, который был разорван на части мощными приливными силами.
В ходе 12-летних наблюдений на VLT удалось также измерить прецессию диска под воздействием очень сильного гравитационного поля белого карлика. Форма диска оказалась несколько искривленной.
Изучение звездных остатков, таких, как J1228+1040, может дать ключ к пониманию последних стадий существования звезд и окружающих их сред, а также процессов в системах экзопланет. Такие исследования могут даже позволить нам предсказать судьбу нашей Солнечной системы, представить себе, что будет, когда через примерно семь миллиардов лет Солнце приблизится к концу своей жизни.
Сравнение диска вокруг SDSS1228+1040 и системы колец Сатурна (рисунок художника)
Американские ученые провели съемку системы молодой звезды LkCa 15, на которой запечатлен газопылевой диск с формирующимися в нем планетами. Статья об этом исследовании была опубликована в журнале Nature 18 ноября.
В ходе предыдущих исследований в газопылевом диске около звезды LkCa 15 были отмечены пробелы. Считается, что такие следы создают планеты, которые «расчищают» пространство вокруг своих орбит. Более того, асимметрии и тепловые аномалии в газе свидетельствовали о влиянии планет на диск. В 2011 году по этим косвенным признакам ученые сделали вывод о существовании планеты LkCa 15b – газового гиганта, расположенного на расстоянии 16 астрономических единиц от звезды (в Солнечной системе он находился бы между орбитами Сатурна и Урана).
Сейчас ученые из Аризонского университета получили снимки системы LkCa 15, сделанные 8,4-метровым Большим бинокулярным телескопом (LBT, Large Binocular Telescope) с адаптивной оптикой. На фотографиях на предполагаемой орбите LkCa 15b были зафиксированы альфа-водородные фотоны, которые должны выделяться при падении сильно нагретого вещества на молодые планеты. Это стало подтверждением наличия планеты на этой орбите. Более того, в другом промежутке в газопылевом диске была обнаружена планета LkCa 15c. Ученые предполагают, что около этой звезды есть и третья планета – LkCa 15d.
Таким образом, гипотеза, связывающая строение газопылевых дисков в молодых звездных системах с наличием в них планет, получила веское подтверждение.
Прямое наблюдение за планетой LkCa 15b. Фото Stephanie Sallum
«Охотник за планетами» SPHERE, инструмент ESO, установленный на Очень Большом Телескопе в Чили, позволил выявить необычную структуру вокруг близкой к нам молодой звезды HD 100453.
HD 100453 находится на расстоянии 350 световых лет от нас в созвездии Центавра. Звезда окружена диском из пыли и газа, видимым на этом снимке в белом и красном цвете. Заметны две слабых спиральных ветви, отходящих от диска, и, возможно, образовавшихся под воздействием пока не обнаруженных внутри диска планет. Спиральный диск идеально симметричен и является одним из самых маленьких спиральных дисков, когда-либо наблюдавшихся вокруг звезд.
SPHERE – мощный инструмент для поиска экзопланет. Он позволяет получать их прямые изображения, а также снимки пылевых дисков, в которых они формируются. В Млечном Пути много таких звезд. В приемнике применяется метод блокирования яркого света материнской звезды, находящейся в центре изображения (на месте черного кружка, который скрывает саму звезду и ее ближайшую окрестность).
Необычное изменение яркости звезды KIC 8462852 происходит из-за огромного роя комет.
Напомним, что в октябре 2015 года, исследователи, работающие с данными космического телескопа «Кеплер» сообщили, что звезда KIC 8462852, которая находится на расстоянии около 1480 световых лет от Земли, показывает необычную светимость. Яркость звезды падала на 80 процентов, и оставалась на таком низком уровне на различные промежутки времени от пяти до восьмидесяти дней. Было предложено много теорий, от огромного астероидного пояса и столкновения планет до огромной орбитальной инфраструктуры инопланетной цивилизации.
В новой работе ученые изучили данные наблюдения за системой с 2012 по 2015 год космическим инфракрасным телескопом «Спитцер». В результате они пришли к мнению, что необычное мерцание звезды вряд ли может быть вызвано скоплением астероидов или столкновением небольших протопланетных тел или микропланет. Одной из основных гипотез осталось огромный рой ледяных объектов - комет. На текущий момент это пока единственное возможно объяснение того, почему яркость KIC 8462852 падает так необычно.
Бета Живописца - очень интересная система, которую мы видим с ребра. Тут явно наличествует одна экзопланета и куча планетозималей - скоплений пыли и камешков, из которых должны образоваться новые планеты. Но почему в этой системе создаются... волны?
