Астрономы, возможно, впервые наблюдали начальные этапы формирования планет вокруг молодых звёзд. Открытие было сделано при изучении 78 протопланетных дисков в области звездообразования Змееносца (Ophiuchus) — ближайшей к Солнечной системе «звёздной колыбели», расположенной всего в 460 световых годах от нас.

Исследователи обнаружили кольца, спирали и другие структуры в газопылевых дисках вокруг звёзд возрастом всего несколько сотен тысяч лет. Для сравнения: нашему Солнцу 4,6 миллиарда лет, и оно считается звездой среднего возраста.

Как звёзды и планеты растут вместе?

Звёзды рождаются, когда плотные участки молекулярных облаков сжимаются под действием гравитации. Вокруг новорождённой звезды формируется протопланетный диск, из которого она продолжает набирать массу. Когда в ядре звезды запускается термоядерный синтез (превращение водорода в гелий), она становится полноценной звездой главной последовательности.

Планеты же начинают формироваться в этом диске: их гравитация собирает или выталкивает материал, создавая видимые структуры — кольца, разрывы, спирали. Но главный вопрос: когда именно эти структуры появляются?

Роль ALMA и новые данные

Чтобы ответить на этот вопрос, астрономы использовали Атакамскую большую миллиметровую решётку (ALMA) — комплекс из 66 радиотелескопов в Чили. Две масштабные программы ALMA — DSHARP и eDisk — уже изучали протопланетные диски:

• DSHARP обнаружил структуры у звёзд младше 1 миллиона лет.

• eDisk исследовал ещё более молодые звёзды (10 000–100 000 лет) и показал, что у них таких структур нет.

Новое исследование заполнило пробел, изучив звёзды промежуточного возраста. Учёные применили суперразрешающий алгоритм PRIISM к архивным данным ALMA, что позволило получить втрое более чёткие изображения.

Ключевые выводы

• У 27 из 78 дисков обнаружены кольца или спирали, причём 15 из них увидели впервые.

• Эти структуры формируются очень рано — когда диск ещё богат газом и пылью (на расстояниях 30 астрономических единиц от звезды).

• Это подтверждает, что планеты начинают формироваться одновременно со звёздами, по крайней мере, в Змееносце.

«Наши результаты, объединяющие данные eDisk и DSHARP, стали возможны благодаря инновационным методам обработки изображений», — пояснил Аюму Сёси, руководитель исследования из Университета Кюсю. «Следующий шаг — проверить, универсален ли этот механизм в других звёздных скоплениях».

Исследование опубликовано в The Publications of the Astronomical Society of Japan.

Что дальше?

Поиск аналогичных структур в других регионах звездообразования.
Уточнение моделей ранних этапов формирования планет.
Сравнение с Солнечной системой: насколько типичен наш случай?