Âûáèðàé : Ïîêóïàé : Èñïîëüçóé
â ôîêóñå
0

Àñòðîôèçèêè çàïå÷àòëåëè îêîí÷àíèå ôîðìèðîâàíèÿ ïëàíåòû èç äèñêà ãàçà è ïûëè

Àñòðîôèçèêè ñìîãëè çàïå÷àòëåòü ðàññåèâàíèå ïðîòîïëàíåòíîãî äèñêà è âåòðû, êîòîðûå àêòèâíî ñïîñîáñòâóþò ýòîìó ïðîöåññó. Âàæíî, ÷òî îòêðûòèå äàñò ïîíèìàíèå, êàê è êîãäà ðàññåèâàåòñÿ ãàç èç äèñêà. Ýòè äàííûå íóæíû äëÿ áîëåå ïîäðîáíîãî èçó÷åíèÿ ôîðìèðîâàíèÿ è ìèãðàöèè ïëàíåò.

Ïëàíåòíûå ñèñòåìû, ïîäîáíûå Ñîëíå÷íîé, ñîäåðæàò áîëüøå êàìåíèñòûõ îáúåêòîâ, ÷åì ñîñòîÿùèõ èç ãàçà.  íàøåé ñèñòåìå ê êàìåíèñòûì îòíîñÿòñÿ ïëàíåòû Ìåðêóðèé, Âåíåðà, Çåìëÿ è Ìàðñ, à òàêæå ïîÿñ àñòåðîèäîâ (îáëàñòü Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû ìåæäó îðáèòàìè Ìàðñà è Þïèòåðà) è îáúåêòû ïîÿñà Êîéïåðà, òàêèå êàê Ïëóòîí, Ïëóòîí, Ýðèäà, Õàóìåà, Ìàêåìàêå è äðóãèå.

Îäíàêî áîëüøàÿ ÷àñòü ìàòåðèè ñîäåðæèòñÿ â ãàçå Þïèòåðà, Ñàòóðíà, Óðàíà è Íåïòóíà — îáúåêòàõ, êîòîðûå íàõîäÿòñÿ âäàëåêå îò Ñîëíöà. Ïðè ýòîì àñòðîíîìàì äàâíî èçâåñòíî, ÷òî â äèñêàõ, îáðàçóþùèõ ïëàíåòû, ñîäåðæèòñÿ â 100 ðàç áîëüøå ãàçà, ÷åì òâåðäûõ òåë. Íî êàê è êîãäà áîëüøàÿ ÷àñòü ãàçà ïîêèäàåò âíóòðåííþþ îáëàñòü ñèñòåìû?

Èçâåñòíî, ÷òî ïëàíåòû ôîðìèðóþòñÿ â ïðîòîïëàíåòíûõ äèñêàõ — ãàçîïûëåâûõ ïëîñêèõ îáëàêàõ âîêðóã ìîëîäûõ çâåçä. Íåïîñðåäñòâåííî ïëàíåòû îáðàçóþòñÿ, êîãäà ïëàíåòåçèìàëè — íåáåñíûå òåëà íà îðáèòå âîêðóã ïðîòîçâåçäû, ñîñòîÿùèå èç ìåëêèõ ÷àñòèö (îò àíãë. planet — ïëàíåòà è àíãë. infinitesimal — áåñêîíå÷íî ìàëàÿ) — ñòàëêèâàþòñÿ è ñêëåèâàþòñÿ äðóã ñ äðóãîì íà ïðîòÿæåíèè îïðåäåëåííîãî âðåìåíè. Êîëè÷åñòâî äîñòóïíîãî ìàòåðèàëà è ïðîäîëæèòåëüíîñòü åãî ïðåáûâàíèÿ â äèñêå âëèÿþò íà âèä, ðàçìåð è îêîí÷àòåëüíîå ìåñòîïîëîæåíèå ïëàíåò. Ïðîùå ãîâîðÿ, ðåçóëüòàò ôîðìèðîâàíèÿ ïëàíåò çàâèñèò îò ýâîëþöèè è ðàñïðîñòðàíåíèÿ äèñêà.

Õóäîæåñòâåííàÿ êîíöåïöèÿ: òàê ìîæåò âûãëÿäåòü ãàç, êîòîðûé ïîêèäàåò ïðîòîïëàíåòíûé äèñê. Èçîáðàæåíèå: ESO/M.Kornmesser

Ðàíåå ñ÷èòàëîñü, ÷òî âíóòðåííÿÿ ÷àñòü ïðîòîïëàíåòíîãî äèñêà ñî âðåìåíåì ïðîñòî èñ÷åçàåò, êîãäà ïûëü è ãàç çàìåäëÿþòñÿ è â êîíå÷íîì èòîãå «ïîãëîùàþòñÿ» çâåçäîé. Âûäâèãàëîñü ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî ýòîìó ìîæåò ñïîñîáñòâîâàòü âåòåð, âûçâàííûé âûñîêîýíåðãåòè÷åñêèìè çâåçäíûìè ôîòîíàìè (ñâåòîì çâåçäû). 

Îäíàêî êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå â ðàìêàõ íåñêîëüêèõ èññëåäîâàíèé ïîìîãëî âûÿñíèòü, ÷òî âàæíóþ ðîëü â ýòîì ïðîöåññå èãðàåò ìàãíèòîãèäðîäèíàìè÷åñêèé âåòåð — ïîòîêè ãàçà, êîòîðûå óñêîðåíû ìàãíèòíûì ïîëåì çâåçäû. Îíè ìîãóò çàìåäëèòü âðàùåíèå ãàçîïûëåâîãî îáëàêà âîêðóã çâåçäû, è îñòàòêè ìàòåðèàëà èñ÷åçàþò âíóòðè çâåçäû. Îäíàêî äîêàçàòåëüñòâ òîìó, ÷òî âåòðû âëèÿþò íà ðàññåèâàíèå äèñêà, íå áûëî, êàê è âîçìîæíîñòè îïðåäåëèòü, êàêîé èìåííî âåòåð âîçäåéñòâóåò íà ãàç è ïûëü.

 ðàìêàõ íîâîãî èññëåäîâàíèÿ, âûøåäøåãî â The Astronomical Journal, ó÷åíûì óäàëîñü òî÷íî îïðåäåëèòü è äàæå ðàçëè÷èòü âëèÿíèå ýòèõ âåòðîâ. Ýòî ïðîèçîøëî áëàãîäàðÿ íàáëþäåíèþ çà ÿðêîé ìîëîäîé çâåçäîé SZ Cha (SZ Chamaeleontis) ïðè ïîìîùè êîñìè÷åñêîãî òåëåñêîïà «Äæåéìñ Óýáá». SZ Cha — ýòî æåëòûé êàðëèê íàïîäîáèå Ñîëíöà, îêðóæåííûé çàòóõàþùèì äèñêîì ñî çíà÷èòåëüíîé ïûëåâîé «ùåëüþ», ïî ðàçìåðó ïðèìåðíî â 30 ðàç ïðåâûøàþùåé ðàññòîÿíèå îò Çåìëè äî Ñîëíöà. Ïðè ýòîì â ãàçå ïîäîáíûõ ðàçðûâîâ íåò. Òåëåñêîï ïîìîã âûÿâèòü èçëó÷åíèå íåîíà è àðãîíà, êîòîðîå ðàíüøå àñòðîôèçèêè íå ìîãëè îáíàðóæèòü îäíîâðåìåííî. 

Õóäîæåñòâåííàÿ êîíöåïöèÿ íà îñíîâå äàííûõ òåëåñêîïà «Äæåéìñ Óýáá»: SZ Cha îêðóæåíà äèñêîì èç ïûëè è ãàçà. Ïðèìåðíî òàê âûãëÿäåëà Ñîëíå÷íàÿ ñèñòåìà äî òîãî, êàê îáðàçîâàëèñü ïëàíåòû è àñòåðîèäû. Èçîáðàæåíèå: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford

Ïðåäûäóùèå íàáëþäåíèÿ çà çâåçäîé â 2008 ãîäó ïðè ïîìîùè òåëåñêîïà ÍÀÑÀ «Ñïèòöåð» óæå âûÿâèëè ñèëüíîå èçëó÷åíèå íåîíà [Ne II], íî èç-çà íåâîçìîæíîñòè ôèêñàöèè åãî êîëåáàíèé áûëî íåïîíÿòíî, êàêîé âåòåð âîçäåéñòâóåò íà äèñê. Òàêæå íåâîçìîæíî áûëî èçìåðèòü, ñêîëüêî ìàññû òåðÿåò äèñê â ýòîì ïðîöåññå. 

 íîâîé ðàáîòå èññëåäîâàòåëè âûÿâèëè ÷åòûðå ñïåêòðàëüíûå ëèíèè áëàãîðîäíûõ ãàçîâ àðãîíà è íåîíà: [Ar II], [Ar III], [Ne II] è [Ne III], ïðè÷åì [Ar III] áûë âïåðâûå îáíàðóæåí â ïðîòîïëàíåòíîì äèñêå. Ó÷åíûå èñïîëüçîâàëè êîýôôèöèåíòû ïîòîêîâ ëèíèé, ÷òîáû îãðàíè÷èòü ýíåðãèþ èîíèçèðóþùèõ ôîòîíîâ, è îïðåäåëèëè, ÷òî àðãîí èîíèçèðóåòñÿ ñèëüíûì óëüòðàôèîëåòîì, òîãäà êàê íåîí — ðåíòãåíîâñêèìè ëó÷àìè. Ïîñëå ðàñ÷åòîâ îêàçàëîñü, ÷òî èçëó÷åíèå ãàçîâ óêàçûâàåò íà ðàçâèòóþ ñòàäèþ âíóòðåííåãî ìàãíèòîãèäðîäèíàìè÷åñêîãî âåòðà, îäíàêî ñîãëàñóåòñÿ è ñ ñóùåñòâîâàíèåì âíåøíåãî òåïëîâîãî âåòðà, èîíèçèðîâàííîãî è óïðàâëÿåìîãî âûñîêîýíåðãåòè÷åñêèìè çâåçäíûìè ôîòîíàìè. Òî åñòü íà ðàññåÿíèå ïðîòîïëàíåòíîãî äèñêà âëèÿþò îáà òèïà âåòðîâ.

Êðîìå òîãî, îäíîâðåìåííîå èçìåðåíèå âñåõ ÷åòûðåõ ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé áëàãîðîäíûõ ãàçîâ ïîìîãëî âûÿñíèòü, ÷òî ìàññà, êîòîðàÿ åæåãîäíî ðàññåèâàåòñÿ, ýêâèâàëåíòíà ìàññå Ëóíû.

Ýñêèç, ïîêàçûâàþùèé ìåõàíèçìû èîíèçàöèè àðãîíà è íåîíà, à òàêæå îòíîñèòåëüíóþ ïðîñòðàíñòâåííóþ ïðîòÿæåííîñòü èçëó÷åíèÿ âåòðîâ. Óëüòðàôèîëåò (EUV) èîíèçèðóåò àðãîí, îäíàêî ðåíòãåíîâñêèå ëó÷è ìîãóò èîíèçèðîâàòü íåîí. Èçîáðàæåíèå: The Astronomical Journal (2024)

Òàêèì îáðàçîì, ñïåêòðàëüíûå ëèíèè ãàçîâ óêàçûâàþò íà ïîçäíèé ýòàï ôîðìèðîâàíèÿ ñèñòåìû, è îáúÿñíÿþòñÿ êàê «ìàãíèòíûì» âåòðîì, òàê è «ôîòîííûì». Ïîíèìàÿ ìåõàíèçìû, ëåæàùèå â îñíîâå ðàññåÿíèÿ äèñêîâ, ó÷åíûå ñìîãóò ëó÷øå ïðåäñêàçûâàòü ñðîêè ðîæäåíèÿ íîâûõ ïëàíåò è óñëîâèÿ, ñïîñîáñòâóþùèå ýòîìó.

Òàêæå íà îñíîâå äàííûõ ñ äâóõ òåëåñêîïîâ àâòîðû èññëåäîâàíèÿ ïðåäïîëîæèëè, ÷òî óæå ñêîðî ìîæíî áóäåò íàáëþäàòü, êàê ïðîòîïëàíåòíûé äèñê SZ Cha îêîí÷àòåëüíî ðàññååòñÿ — íà ýòî ïîòðåáóåòñÿ ëèøü íåñêîëüêî äåñÿòèëåòèé, òàê êàê îí íàõîäèòñÿ â êîíöå ñâîåé ýâîëþöèè.

Íåäîðîãîé èíòåðíåò äëÿ äà÷è â 2025 ãîäó: ñðàâíèâàåì òàðèôû îïåðàòîðîâ

Êîììåíòàðèè
Ñòàòüè ïî òåìå