Благодаря массиву радиотелескопов ALMA астрономы впервые сумели заглянуть в эпоху планетных систем, долгое время окутанную тайной. Им удалось получить самые четкие изображения 24 обломочных дисков, оставшихся после завершения формирования планет.
Недостающее звено в семейных альбомах планет
В прошлом ученые неоднократно фотографировали как формирующиеся, так и уже сформировавшиеся планеты, но до недавних пор «подростковый возраст» оставался недостающим звеном. Речь идет о стадии обломочного диска — фазе формирования планет, в которой преобладают столкновения. Эти диски являются космическим эквивалентом подросткового возраста для планетных систем. Они несколько более зрелые, чем фаза протопланетного диска, но еще не стали взрослыми.
Аналогом этой стадии в нашей Солнечной системе является пояс Койпера. Так называют кольцо ледяных обломков за Нептуном, которое сохраняет следы массивных столкновений и миграций планет, произошедших миллиарды лет назад.
Как сфотографировать обломочный диск
Основная проблема, связанная с изучением обломочных дисков связана с их яркостью. Они в сотни и даже тысячи раз тусклее ярких, богатых газом дисков, где рождаются планеты. Астрономы смогли решить эту задачу при помощи ALMA. В отличие от классических оптических обсерваторий ALMA, с его десятками отдельных радиотелескопов, не делает снимки в классическом смысле. Вместо этого он собирает радиосигналы, излучаемые частицами пыли и молекулами, которые затем необходимо обработать и сопоставить. Каждый телескоп вносит свой вклад в окончательное изображение, синтезированное из потока радиоволн. Этот сложный процесс получения изображений также известен как радиоинтерферометрия.
Преимущество метода заключается в том, что диаметр сети значительно больше, чем диаметр отдельного телескопа, что позволяет получить более высокое пространственное разрешение. Это дает возможность визуализировать подструктуры в дисках.
Бурная молодость
Изучив 24 пояса обломков экзопланет, астрономы фактически открыли окно в то, что пережила наша Солнечная система, когда формировалась Луна, а планеты боролись за свои окончательные места, а иногда и менялись орбитами. Результаты наблюдений показывают, что эта подростковая фаза — время перехода и потрясений. Около трети дисков демонстрируют четкие подструктуры (несколько колец или отчетливые промежутки), что указывает на особенности, унаследованные от более ранних этапов формирования планет.
В то же время, хоть некоторые диски унаследовали сложные структуры от своих ранних лет, другие «смягчаются» и распространяются в широкие пояса, подобно тому, как, по предположениям ученых, развивалась Солнечная система.
Еще одна важная особенность заключается в том, что многие диски несимметричны, с яркими дугами или эксцентричными формами. Это указывает на гравитационные толчки от невидимых планет, остаточные следы миграции планет или взаимодействие между газом и пылью.
Все это является признаками периода, когда орбиты планет были перемешаны, а огромные столкновения, подобные тому, которое сформировало Луну, были обычным событием. По словам ученых, полученные ими сведения дают новый взгляд на интерпретацию лунных кратеров, динамику пояса Койпера и то, как происходил рост планет. По их образному сравнению это все равно, что добавить недостающие страницы в семейный альбом Солнечной системы.
По материалам Max Planck Society
