Завдяки масиву радіотелескопів ALMA астрономи вперше змогли зазирнути в епоху планетних систем, яка довгий час була оповита таємницею. Їм вдалося отримати найчіткіші зображення 24 уламкових дисків, що залишилися після завершення формування планет.
Відсутня ланка у сімейних альбомах планет
У минулому вчені неодноразово знімкували як планети, що формуються, так і вже сформовані, але до недавнього часу «підлітковий вік» залишався відсутньою ланкою. Йдеться про стадію уламкового диска — фазу формування планет, в якій переважають зіткнення. Ці диски є космічним еквівалентом підліткового віку для планетних систем. Вони дещо більш зрілі, ніж фаза протопланетного диска, але ще не стали дорослими.
Аналогом цієї стадії в нашій Сонячній системі є пояс Койпера. Так називають кільце крижаних уламків за Нептуном, яке зберігає сліди масивних зіткнень і міграцій планет, що відбулися мільярди років тому.
Як зазнімкувати уламковий диск
Основна проблема, пов’язана з вивченням уламкових дисків, полягає в їх яскравості. Вони в сотні й навіть тисячі разів тьмяніші за яскраві, багаті газом диски, де народжуються планети. Астрономи змогли вирішити цю задачу за допомогою ALMA. На відміну від класичних оптичних обсерваторій ALMA, з його десятками окремих радіотелескопів, не робить знімки в класичному сенсі. Замість цього він збирає радіосигнали, випромінювані частинками пилу і молекулами, які потім необхідно обробити та зіставити. Кожен телескоп робить свій внесок в остаточне зображення, синтезоване з потоку радіохвиль. Цей складний процес отримання зображень також відомий як радіоінтерферометрія.
Перевага методу полягає в тому, що діаметр мережі значно більший, ніж діаметр окремого телескопа, що дозволяє отримати більш високу просторову роздільну здатність. Це дає можливість візуалізувати підструктури в дисках.
Бурхлива молодість
Вивчивши 24 пояси уламків екзопланет, астрономи фактично відкрили вікно в те, що пережила наша Сонячна система, коли формувався Місяць, а планети боролися за свої остаточні місця, а іноді й мінялися орбітами. Результати спостережень показують, що ця підліткова фаза — час переходу і потрясінь. Близько третини дисків демонструють чіткі підструктури (кілька кілець або виразні проміжки), що вказує на особливості, успадковані від більш ранніх етапів формування планет.
Водночас, хоча деякі диски успадкували складні структури від своїх ранніх років, інші «пом’якшуються» і поширюються в широкі пояси, подібно до того, як, за припущеннями вчених, розвивалася Сонячна система.
Ще одна важлива особливість полягає в тому, що багато дисків несиметричні, з яскравими дугами або ексцентричними формами. Це вказує на гравітаційні поштовхи від невидимих планет, залишкові сліди міграції планет або взаємодію між газом і пилом.
Все це є ознаками періоду, коли орбіти планет були перемішані, а величезні зіткнення, подібні до того, яке сформувало Місяць, були звичайною подією. За словами вчених, отримані ними відомості дають новий погляд на інтерпретацію місячних кратерів, динаміку поясу Койпера і те, як відбувалося зростання планет. За їхнім образним порівнянням це все одно, що додати відсутні сторінки в сімейний альбом Сонячної системи.
За матеріалами Max Planck Society
