ПОИСК МИРОВ В СТАДИИ ФОРМИРОВАНИЯ
Астрономы при этом наблюдают за процессом формирования планет, изучая протопланетные диски — массивные облака газа и пыли, из которых возникают планеты. Недавние наблюдения за молодой звездой HD 34282, расположенной на расстоянии 400 световых лет от Земли, открывают новые горизонты в исследовании формирования планет.
Наблюдения, проведенные с использованием обсерватории Keck на Гавайях, являются частью масштабного проекта с запоминающимся акронимом SPAM (Поиск Протопланет с Использованием Апертурного Маскирования). Группа ученых под руководством Кристины Вайдес из Университета Калифорнии в Ирвине на сегодняшний день изучила 30 молодых звездных систем, находя elusive (неуловимый) момент, когда газ и пыль начинают конденсироваться в ядра планет.
Сложности нур исследования великны. На данный момент лишь два протопланеты были непосредственно изображены, и оба были обнаружены в 2020 году с помощью того же инструмента обсерватории Keck. Молодые планеты светятся из-за тепла своего формирования, но в то же время они затеряны в ярчайших дисках, которые значительно превосходят их по яркости. Выделение сигнала планеты из окружающего её материала требует потрясающего углового разрешения и сложной обработки изображений.
Для своих наблюдений команда Вайдес использовала ближнеинфракодную камеру NIRC2 обсерватории Keck в сочетании с адаптивной оптикой, компенсирующей искажения атмосферных условий. Данная техника позволяет разрешать детали на расстояниях всего в несколько астрономических единиц от звезды, в то время как традиционная визуализация показала бы только размытое изображение. В случае HD 34282, это привело к тому, что были выявлены сложные структуры в его внутренней области диска.
Наблюдения показывают наличие так называемого переходного диска, в котором внутренний слой пыли окружает самую звезду, за которым следует пустота шириной примерно в 40 астрономических единиц. Это расстояние сопоставимо с расстоянием от Солнца до Нептуна. За этой очищенной зоной расположен основной протопланетный диск. Такая пустота имеет значительное значение: теория гласит, что в процессе формирования планеты очищают свои орбиты, притягивая окружающий материал и оставляя за собой пустую дорожку.
Команда также зафиксировала необычные структуры и вариации яркости в диске, что может указывать на гравитационные колебания в этой области, как если бы массивный объект притягивал к себе окружающее вещество. Однако ни один определенный протопланет обнаружен не был. Свет, рассеянный в диске, создает столь выраженные помехи, что любые незамеченные планеты оставались скрытыми от наблюдателей.
Несмотря на отсутствие точных измерений, проведенные исследования значительно углубили понимание процесса формирования планет. Моделируя структуру диска с высокой точностью, исследователи смогли определить возможные места, где могла бы скрываться планета, и оценить её массу. Также были проведены замеры скорости, с которой вещество поступает к звезде из диска, что является важным параметром для изучения эволюции системы.
Работа группы демонстрирует, как изучение протопланетных дисков помогает в поиске самих планет. Составляя и вычитая вклад диска, астрономы могут значительно повысить чувствительность к обнаружению планет. Предыдущие моделирования HD 34282 улучшили чувствительность обнаружения планет на уровне яркости в два раза и на десятикратную массу потенциальных планет.
Исследование SPAM продолжается. Вайдес и её коллеги систематически наблюдают за молодыми звездами с многообещающими дисками, создавая статистическую выборку для изучения обстановки формирования планет. Они также готовятся к запуску SCALES — нового высококонтрастного имиджера, разрабатываемого для обсерватории Keck, который предложит беспрецедентную чувствительность к тусклым спутникам, скрытым в ярких дисках.
