Kids

eso1325ru — Научный релиз

Выберите язык:

Телескоп ALMA обнаружил «фабрику комет»

Новые наблюдения “пылевой ловушки” вокруг молодой звезды дали решение давней загадки, имеющей отношение к образованию планет

6 июня 2013 г.

Используя новый телескоп ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), астрономы получили изображение области вокруг молодой звезды, где пылевые частицы сбиваются в сгустки. Такую «пылевую ловушку» впервые удалось непосредственно наблюдать и промоделировать. Эти наблюдения дают решение давней загадки: как именно пылевые частицы в околозвездных дисках образуют более крупные объекты, становясь в конце концов кометами, планетами и другими каменными телами. Результаты будут опубликованы в журнале Science 7 июня 2013 г.

Сейчас астрономы знают, что существует множество планет, вращающихся вокруг звезд. Но до сих пор до конца неясно, как они образуются. Есть еще много аспектов в теории формирования комет, планет и других каменных тел, которые остаются загадочными. Однако, новые наблюдения, в которых используется вся мощь телескопа ALMA, дают сейчас ответ на один из главных вопросов: как именно мельчайшие частицы пыли в околозвездном диске образуют все более и более крупные тела, превращаясь в конце концов в камни, и даже глыбы размерами гораздо больше метра?

Компьютерные модели позволяют предположить, что это происходит, когда пылевые зерна сталкиваются и слипаются. Однако, когда образовавшиеся таким образом частицы большего размера снова сталкиваются между собой на большой скорости, они зачастую разлетаются на части, и все начинается сначала. И даже если этого не происходит, моделирование показывает, что из-за трения между частицами пыли и газа более крупные частицы должны быстро двигаться внутрь диска, в направлении его центра, и падать на материнскую звезду, теряя таким образом шанс участвовать в дальнейшем процессе роста.

Получается, что пыли нужна некая «тихая гавань», где частицы могли бы продолжать расти до тех пор, пока они уже были бы способны к устойчивому существованию [1]. Модель таких «пылевых ловушек» была построена, но никаких наблюдательных подтверждений она до сих пор не находила.

Нинке ван дер Марель (Nienke van der Marel), аспирант Лейденской обсерватории (Нидерланды) и ведущий автор данной работы, вместе со своими коллегами использовала телескоп ALMA для изучения околозвездного диска в системе Oph-IRS 48 [2]. Астрономы обнаружили, что звезда окружена газовым кольцом с концентрической щелью, которая, вероятно, образована невидимой планетой или звездой-компаньоном. Более ранние наблюдения на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) уже показали, что подобная структура диска также образуется малыми пылевыми частицами. Но из новых наблюдений с ALMA  следует, что с расположением пылевых частиц более крупного, миллиметрового размера дело обстоит совсем иначе!

Конфигурация пыли на снимке оказалась для нас полной неожиданностью”, -- говорит ван дер Марель. “Вместо кольцеобразной структуры, которую мы ожидали увидеть, мы обнаружили форму, в точности похожую на орех кешью! Вначале мы даже усомнились в том, что полученное изображение реально, но сигнал был сильным и четкость изображения, обеспечиваемая телескопом ALMA, очень хорошей, так что сомнениям места не оставалось. Тут только мы поняли, что именно мы обнаружили”.

Предметом открытия оказалась область, в которой скапливаются частицы пыли большого размера. Попав нее, они могут продолжать расти до гораздо больших размеров за счет столкновений и слипания с другими частицами. Это и была та самая пылевая ловушка, которую предсказывает теория.

Нинке ван дер Марель обьясняет: “Похоже, что мы наблюдаем что-то вроде «фабрики комет» -- условия внутри области позволяют частицам расти от миллиметровых размеров до размера комет. На таком расстоянии от центральной звезды пыль вряд ли может образовать полноразмерные планеты. Однако, в недалеком будущем ALMA сможет наблюдать пылевые ловушки, расположенные ближе к материнским звездам, и в них будут работать те же механизмы трансформации пыли. Это настоящие колыбели новорожденных планет”.

Пылевая ловушка образуется, когда пылевые частицы большего размера движутся в направлении областей более высокого давления. Компьютерное моделирование показало, что такие области могут возникать вследствие движений газа на краю просвета, такого, например, какой найден в данном диске.

Сочетание моделирования и высококачественных наблюдений на телескопе ALMA делает нашу работу уникальной”,-- говорит Корнелис Дюльмон (Cornelis Dullemond) из Института теоретической астрофизики в Гайдельберге (Германия), специалист по моделированию эволюции пыли и околозвездных дисков, член исследовательского коллектива. “Как раз примерно в то же время, когда были получены эти наблюдательные результаты, мы работали над моделями, которые предсказывали в точности такие же структуры в дисках – удачное совпадение!

Наблюдения были выполнены, когда решетка ALMA была еще в процессе строительства. Астрономы использовали приемники ALMA Band 9 [3] — изготовленную в Европе аппаратуру, которая на сегодняшний день обеспечивает максимальную четкость изображений, получаемых с телескопом ALMA.

Эти наблюдения показывают, что решетка ALMA способна давать результаты высочайшего уровня, даже когда используется менее половины полного количества антенн”, -- говорит Эвин ван Дизэк (Ewine van Dishoeck) из Лейденской обсерватории, работавший над проектом ALMA более 20 лет и внесший в него  огромный вклад. “Невероятный выигрыш в чувствительности и резкости изображения, достигнутый в приемниках Band 9, позволяет изучать основные моменты процесса образования планет методами, которые до этого были просто нереализуемы”.

Примечания

[1] Условия образования пылевой ловушки, в данном случае завихрения в газовой среде околозвездного диска, обычно существуют на протяжении сотен тысяч лет. Даже когда механизм пылевой ловушки перестает действовать, накопленная в ней пыль рассеется только через несколько миллионов лет, а значит у пылевых зерен будет достаточно времени для роста.

[2] Это обозначение представляет собой комбинацию названия созвездия, в котором расположена область звездообразования, где находится данная система, и типа источника. Таким образом, Oph означает созвездие Змееносца (Ophiuchus), а IRS – инфракрасный источник. Расстояние от Земли до Oph-IRS 48 составляет примерно 400 световых лет.

[3] ALMA может наблюдать в разных полосах частот. Полоса 9 (Band 9) соответствует длинам волн примерно 0.4–0.5 миллиметра; пока наиболее четкие изображения обеспечиваются именно в этой полосе.

Узнать больше

Результаты исследования представлены в статье “A major asymmetric dust trap in a transition disk“, by van der Marel et al, которая должна появиться в журнале Science 7 июня 2013 г.

Состав исследовательской группы: Nienke van der Marel (Leiden Observatory, Leiden, the Netherlands), Ewine F. van Dishoeck (Leiden Observatory; Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik Garching, Germany [MPE]), Simon Bruderer (MPE), Til Birnstiel (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA [CfA]), Paola Pinilla (Heidelberg University, Heidelberg, Germany), Cornelis P. Dullemond (Heidelberg University), Tim A. van Kempen (Leiden Observatory; Joint ALMA Offices, Santiago, Chile), Markus Schmalzl (Leiden Observatory), Joanna M. Brown (CfA), Gregory J. Herczeg (Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University, Beijing, China), Geoffrey S. Mathews (Leiden Observatory) and Vincent Geers (Dublin Institute for Advanced Studies, Dublin, Ireland).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, the European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, самая продуктивная в мире астрономическая обсерватория. В ее работе принимают участие 15 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Объединенное Королевство, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Паранал и Чахнантор. В обсерватории Паранал, самой передовой в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два обзорных телескопа: VISTA, который работает в инфракрасных лучах и является крупнейшим в мире телескопом для выполнения обзоров неба, и Обзорный Телескоп VLT, (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный исключительно для обзора неба в видимом свете. ESO является европейским партнером в революционном проекте астрономического телескопа ALMA – крупнейшем из существующих астрономических проектов. В настоящее время ESO планирует строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) – 39-метрового Европейского Сверхкрупного Телескопа для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет “величайшим в мире оком, устремленным в небо».

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +78123637786
Сотовый: +79112122130
Email: km@gao.spb.ru

Nienke van der Marel
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Телефон: +31 71 527 8472
Сотовый: +31 62 268 4136
Email: nmarel@strw.leidenuniv.nl

Ewine van Dishoeck
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Телефон: +31 71 527 5814
Email: ewine@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Сотовый: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Перевод пресс-релиза ESO eso1325.
Bookmark and Share

О релизе

Релиз №:eso1325ru
Science data:2013Sci...340.1199V

Изображения

Artist’s impression of the comet factory seen by ALMA
Artist’s impression of the comet factory seen by ALMA
только на английском
Полученное с телескопом ALMA изображение «кометной фабрики» в окрестности Oph-IRS 48
Полученное с телескопом ALMA изображение «кометной фабрики» в окрестности Oph-IRS 48
ALMA and VLT image of comet factory around Oph-IRS 48
ALMA and VLT image of comet factory around Oph-IRS 48
только на английском
Компьютерное моделирование образования «пылевой ловушки»
Компьютерное моделирование образования «пылевой ловушки»
The location of the system Oph-IRS 48 in the constellation of Ophiuchus
The location of the system Oph-IRS 48 in the constellation of Ophiuchus
только на английском

Видео

ESOcast 58: ALMA Discovers Comet Factory
ESOcast 58: ALMA Discovers Comet Factory
только на английском
Dust trap animation
Dust trap animation
только на английском
Zooming in on the Oph-IRS 48 system
Zooming in on the Oph-IRS 48 system
только на английском
Computer simulation of dust trap formation
Computer simulation of dust trap formation
только на английском

Также смотрите наши