Механизмы формирования планет открыты радиообсерваторией ALMA

Разгадка тайны того, как планеты, подобные Земле, формируются, является важным вопросом для понимания происхождения жизни. Предполагается, что планеты формируются, когда межзвёздная пыль и газ собираются в протопланетном диске, окружающем протозвезду. Однако до сих пор было неясно где, когда и как начинается формирование планеты.

При это, было известно, что когда планета формируется внутри диска, её гравитация создаёт кольцевой «образец планеты» в диске. И наблюдения с помощью ALMA показали такие колецоподобные структуры во многих протопланетных дисках, что свидетельствует о наличии в них планет.

Но для изучения процесса формирования планеты необходимо внимательно изучить те диски, где можно быть уверенными, что планеты ещё не существуют. Из-за трудностей в обнаружении таких дисков без признаков планет и их детального изучения у астрономов нет чёткой картины о том, как начинается формирование планеты.

В новом исследовании международная исследовательская группа сосредоточилась на относительно молодой протозвезде DG Таурус (DG Тау) и детально изучила окружающий протозвезду диск с помощью ALMA.

Астрономы наблюдали распределение интенсивности радиоизлучения с длиной волны 1,3 мм, испускаемого пылью в диске с очень высоким пространственным разрешением 0,04 угловой секунды, и «проявили» детальную структуру диска. Результаты показывают, что диск вокруг DG Таурус гладкий и не имеет колецобразных структур, наблюдаемых в дисках вокруг более возрастных протозвёзд. Это указывает на отсутствие планет в диске DG Тауруса, и возможно ALMA запечатлела начало формирования планеты.

Исследователи также наблюдали диск на разных длинах волн (0,87 мм, 1,3 мм и 3,1 мм) и изучали интенсивность радиоволн и поляризации. В зависимости от размера фракций и плотности пыли, соотношение интенсивностей радиоволн при разных длинах и интенсивность поляризации радиоволн, рассеянных пылью, меняются. Сравнивая результаты наблюдений с симуляциями различных моделей размера пыли и распределения плотности, учёные смогли оценить размеры и распределение плотности.

Таким образом, астрономам становится известно, как изменяется межзвёздная пыль, из которой формируются планеты. Результаты наилучших симуляций показывают, что пыль во внешней части диска после примерно 40 астрономических единиц — что немного дальше, чем расстояние между Солнцем и Нептуном в Солнечной системе, — крупнее, чем во внутренней части, что указывает на более продвинутый процесс формирования планеты.

Теории формирования планет предполагают, что формирование планеты начинается во внутренней части диска, но результаты этого исследования противоречат этому и указывают на то, что формирование планеты может начинаться с внешней части диска. С другой стороны, было обнаружено, что отношение плотности пыли к газу во внутренней области в 10 раз выше, чем в нормальном межзвёздном пространстве, хотя размеры пыли меньше. Более того, эти частицы пыли хорошо оседают на средней плоскости диска, что указывает на то, что диск находится в процессе накопления материала для формирования планеты. Возможно, формирование планеты может быть запущено именно этим накоплением пыли в будущем.