Ученые использовали оптические и радиотелескопы для того, чтобы исследовать 73 протопланетных диска. Именно из этих газопылевых образований затем формируются планеты. Однако новые исследования показали, что они значительно меньше по размеру, чем считалось до сих пор.
Новое исследование
Многие протопланетные диски, в которых формируются новые планеты, намного меньше, чем считалось. С помощью Атакамской большой миллиметровой / субмиллиметровой решетки (ALMA) ученые Лейденской обсерватории (Нидерланды) исследовали 73 протопланетных диска в регионе Волка. Они обнаружили, что многие молодые звезды содержат скромные диски из газа и пыли, некоторые из них размером до 1,2 астрономических единиц. Исследование, принятое к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics, устанавливает важную связь между наблюдаемыми протопланетными дисками и экзопланетами.
В последнее десятилетие астрономы сфотографировали сотни протопланетных дисков вокруг молодых звезд с помощью мощных радиотелескопов на Земле, таких как ALMA. По сравнению с размерами нашей Солнечной системы, многие из этих дисков простираются далеко за пределы орбиты Нептуна, самой отдаленной планеты. Кроме того, большинство дисков имеют пробелы, где, как считается, формируются гигантские планеты. Исследование кандидата наук Осмара М. Герра-Альварадо, постдока Марианы Б. Санчес и доцент Нинке ван дер Марель из Лейденской обсерватории теперь показывают, что эти диски могут быть нетипичными.
Размеры протопланетных дисков
Используя ALMA, исследователи сфотографировали все известные протопланетные диски вокруг молодых звезд в регионе Вовка, в звездообразующем регионе, расположенном примерно в 400 световых годах от Земли в южном созвездии Вовка. Исследование показало, что две трети из 73 дисков малы, со средним радиусом шесть астрономических единиц. Это примерно орбита Юпитера. Самый маленький найденный диск имел радиус всего 0,6 астрономических единиц, что меньше орбиты Земли.
«Эти результаты полностью меняют наше представление о том, как выглядит типичный протопланетный диск, — говорит Герра-Альварадо. — Лишь самые яркие диски, которые легче всего наблюдать, имеют крупномасштабные разрывы, тогда как компактные диски без таких субструктур действительно встречаются гораздо чаще».
Оптимальные условия для суперземель
Малые диски были в основном найдены вокруг звезд с низкой массой, с массой от 10 до 50% солнечной. Это самый распространенный тип звезд во Вселенной.
«Наблюдения также показывают, что эти компактные диски могут иметь оптимальные условия для формирования так называемых суперземель, поскольку большая часть пыли находится близко к звезде, где обычно находятся суперземли», — говорит Санчес. Суперземли — это каменистые планеты, подобные Земле, но с массой, в десять раз превышающей массу нашей планеты. Это также может объяснить, почему суперземли часто встречаются вокруг звезд с низкой массой.
Кроме того, исследование предполагает, что наша солнечная система сформировалась из большого протопланетного диска, который создал большие газовые планеты, такие как Юпитер и Сатурн, но не суперземлю. Суперземли считаются наиболее распространенными типами планет во Вселенной.
Отсутствующее звено
Исследование устанавливает «недостающее звено» между наблюдениями протопланетных дисков и наблюдениями экзопланет. «Обнаружение того, что большинство малых дисков не имеют промежутков, означает, что большинство звезд не содержат гигантских планет, — говорит Ван дер Марель. — Это согласуется с тем, что мы видим в популяциях экзопланет вокруг полноценных светил. Эти наблюдения напрямую связывают популяцию диска с популяцией экзопланет».
Для своего исследования ученые использовали наблюдения ALMA, сделанные в 2023 и 2024 годах, с максимально возможным разрешением 0,030 дуговых секунд. Они также использовали архивные данные, чтобы впервые создать полное исследование диска с высоким разрешением целого звездообразующего региона.
Ван дер Марель говорит: «Исследование показывает, что мы долгое время ошибались относительно того, как выглядит типичный диск. Очевидно, что мы предвзято относились к самым ярким и самым большим дискам. Теперь наконец имеем полный обзор дисков всех размеров».
По материалам phys.org
