Раскрыта тайна образования спиральных рукавов у протопланетных дисков

Когда вы слышите фразу «спиральные рукава», вы, вероятно, думаете о галактиках. Действительно, множество галактик имеют яркие звездные дуги, которые спирально расходятся от их центра, в частности, наш Млечный Путь. Однако не все галактики имеют спиральные рукава. А галактики — не единственные небесные объекты со спиральными рукавами. Примерно треть протопланетных дисков вокруг молодых звезд имеют похожие спиральные рукава. Теперь мы можем представить причину этого явления.

Моделирование того, как протопланета может создать спиральные рукава диска
Моделирование того, как протопланета может создать спиральные рукава диска. Авторство изображения: Университет Аризоны

В галактиках спиральные рукава возникают из-за волн плотности внутри галактического диска. Эти волны создают своеобразную пробку, в результате чего отдельные звезды движутся в спиральных рукавах и выходят из них, но общая спиральная структура остается. Спиральная структура также поддерживается более высокой плотностью газа и пыли в рукавах, что способствует образованию звезд внутри рукавов.

Сходство с галактиками

Протопланетные диски имеют схожую структуру с молодыми галактиками. Оба они представляют собой плоский диск газа и пыли, вращающийся вокруг массивного центрального выступа. Однако разница в масштабах и возрасте означает, что мы не можем просто утверждать, что спиральные рукава в галактиках и планетарных дисках имеют одинаковое происхождение.

Одна из моделей спиралей планетарных дисков предполагает, что они формируются подобно спиральным галактикам. По сути, гравитационная нестабильность внутри диска вызывает флуктуации плотности, которые быстро эволюционируют в спиральную структуру. Проблема этой гипотезы заключается в том, что, в отличие от галактик, где звезды взаимодействуют только гравитационно, газ внутри диска создает давление, которое разрушает спиральную структуру.

Три протопланетных диска, снятые Очень Большим Телескопом ESO
Три протопланетных диска, снятые Очень большим телескопом ESO

Другая теория заключается в том, что спиральная структура возникает из-за наличия крупной протопланеты. Объект размером с Юпитер внутри планетарного диска может создавать турбулентность и гравитационное давление, что вызывает формирование спиральных рукавов, подобно волнам в пруду. Единственная проблема с этой теоретической идеей заключается в том, что большие протопланеты никогда не были замечены внутри спирального протопланетного диска. По крайней мере, до сих пор.

Первая гигантская протопланета

Астрономы нашли протопланету размером с Юпитер, которая вращается вокруг молодой звезды, известной как MWC 758, расположенной на расстоянии около 500 световых лет от Земли. Эта планета, получившая название MWC 758c, имеет массу, большую чем у Юпитера, и вращается вокруг молодой звезды на расстоянии около 100 а. е., что втрое превышает расстояние от Солнца до Нептуна. Система со спиральным диском известна уже давно, но предварительные наблюдения не обнаружили никаких признаков наличия планеты. Это объясняется тем, что MWC 758c имеет особенно красный цвет, что означает, что она либо очень холодная, либо покрыта значительным количеством пыли. Низкие длины волн в красном спектре трудно наблюдать земными телескопами из-за теплового шума атмосферы. Чтобы наконец увидеть газового гиганта, был использован Большой бинокулярный телескоп-интерферометр (LBTI), специализированный на инфракрасных наблюдениях.

Команда планирует дополнить наземные обзоры наблюдениями с космического телескопа James Webb. Это позволит получить еще более детальные изображения, которые помогут разобраться в процессе формирования планеты и взаимодействии между планетой и спиральной структурой системы.

Система MWC 758 образовалась всего несколько миллионов лет назад, но в других аспектах она похожа на нашу Солнечную систему. Есть возможность, что протопланетный диск Солнца также имел подобную спиральную структуру, которая сыграла важную роль в формировании Земли.

Ранее мы сообщали о том, как ALMA запечатлела молодой протопланетный диск со спиральными рукавами.

По материалам Universe Today.

Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!

Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine

Следующая миссия к Плутону состоится не ранее 2050 года
Водные планеты на орбитах белых карликов хорошо подходят для поиска жизни
Телескоп в Южной Америке сфотографировал космического карпа кои
Астрономы открыли четыре мининептуна
Гигантский Магелланов телескоп стал на шаг ближе к строительству
Ракетная ступень крупным планом: японский спутник совершил историческое сближение с космическим мусором
Межзвездный ремонт завершен: Voyager 1 возобновил передачу всех научных данных
Важный эксперимент: NASA отправила в космос видео и фото с домашними любимцами
Астрономы открыли у пары звезд удивительные параллельные диски
James Webb обнаружил самый далекий взрыв сверхновой в ранней Вселенной