eso1333ru — Научный релиз

Выберите язык:

Снег в новорожденной планетной системе

Морозный след образования планет и комет

18 июля 2013 г.

«Линия снега» впервые обнаружена в далекой новорожденной планетной системе, в протопланетном диске, который окружает солнцеподобную звезду TW Гидры. Изучение этой детали поможет больше узнать о механизме образования планет и комет, о факторах, определяющих их состав, и в конечном счете об истории самой Солнечной системы. Результаты работы опубликованы в журнале Science Express.

Астрономы, работающие на телескопе ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) впервые получили изображение «линии снега» в пылевом протопланетном диске. На Земле такая линия хорошо видна в горах: выше определенной границы резкие понижения температуры превращают содержащуюся в воздухе влагу в вечные снега, покрывающие горные вершины, а ниже нее начинается голый каменистый склон.

 

Подобным же образом формируются и «линии снега» вокруг молодых звезд, в холодных периферийных частях протопланетных дисков. С удалением от звезды первой замерзает вода (H2O), образуя первую «линию снега». Еще дальше, по мере падения температуры, в снег превращаются более сложные молекулы: углекислый газ (CO2), метан (CH4) и окись углерода (CO). Эти различные виды снега играют важную роль в развитии протопланетного диска: покрывая микроскопические пылевые частицы клейким слоем, они помогают им при столкновениях между собой не разлетаться в разные стороны и не разрушаться, а слипаться и тем самым становиться строительным материалом для образования планет и комет. К тому же за счет снега увеличивается количество твердого вещества, а это может резко ускорить формирование планетной системы.

 

Каждую из различных «линий снега» — для воды, углекислого газа, метана и окиси углерода — можно связать с образованием того или иного вида планет [1]. Вокруг звезды типа Солнца, в такой же планетной системе, как наша, линия «водяного снега» соответствовала бы орбите Марса, а линия снега из угарного газа (окиси углерода) – орбите Нептуна.

 

«Линия снега», обнаруженная ALMA вокруг TW Гидры, молодой звезды на расстоянии в 175 световых лет от Земли, и есть никогда раньше не виданная линия, соответствующая затвердевшему угарному газу. Астрономы считают, что во многом эта зарождающаяся планетная система очень похожа на нашу родную Солнечную систему, когда ей было всего несколько миллионов лет от роду.

 

“С телескопом ALMA мы получили первое истинное изображение «линии снега» вокруг молодой звезды. И это просто потрясающе, потому, что мы теперь можем судить об очень раннем периоде истории Солнечной системы”,-- сказал Чунхуа «Чарли» Ки (Chunhua “Charlie” Qi) из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра в Кембридже (США), первый автор статьи. “Мы в деталях видим то, что раньше было скрыто – замерзшие внешние части планетной системы, очень похожей на нашу собственную”.

 

Открытие «снежной линии» окиси углерода может оказаться еще более важным, выходящим за рамки теории образования планет. Лед, состоящий из угарного газа, необходим для формирования метанола, а он, в свою очередь, является основой более сложных органических молекул, без которых невозможна жизнь. Можно предположить, что эти молекулы переносятся кометами на новорожденные землеподобные планеты, снабжая их, таким образом, необходимыми ингредиентами для зарождения жизни.

 

До сих пор «линии снега» никогда не наблюдались непосредственно – так как они всегда образуются в относительно узкой центральной плоскости протопланетного диска, их точные положения и протяженность не могли быть точно определены. И выше, и ниже той узкой области, где они находятся, излучение звезды не дает льдинкам образовываться, и только высокая концентрация пыли и газа в центральной плоскости диска создает изолированные области, в которых угарный газ и другие соединения могут охлаждаться до твердого состояния.


Исследовательской группе астрономов удалось заглянуть внутрь протопланетного диска, в область, где образуется снег, благодаря остроумному трюку. Вместо  того, чтобы наблюдать снег непосредственно в оптических лучах, ученые занялись поисками молекул диазенилиума (N2H+), ярко излучающего в миллиметровом диапазоне спектра и прекрасно регистрируемого такими радиотелескопами, как ALMA. Эти хрупкие молекулы быстро разрушаются в присутствии газообразной окиси углерода, и поэтому могут появляться в ощутимых количествах только в тех самых областях, где угарный газ превращается в снег и больше не представляет для них опасности. Короче, диазенилиум является надежным индикатором присутствия снега из окиси углерода.

 

Уникальная чувствительность и разрешение телескопа ALMA позволили астрономам построить  распределение диазенилиума в протопланетном диске и найти четкую границу этого распределения на расстоянии примерно в 30 астрономических единиц от звезды (то есть, в 30 раз дальше, чем расстояние от Земли до Солнца). Таким образом, ученым удалось получить как бы негативное изображение снега из окиси углерода в диске вокруг TW Гидры, и увидеть «линию снега» из этого вещества в точности там, где ее предсказывала теория — на внутренней кромке диазенилиумового кольца.



‘’Эти наблюдения проводились с использованием всего 26 из полного комплекта 66 антенн ALMA. Мы убеждены, что будущие наблюдения с полным набором антенн решетки позволят увидеть и другие «линии снега» и еще больше углубить наше понимание процессов образования и развития планетных систем. Ждать осталось недолго”,-- заключает Михьель Хогерхейдье (Michiel Hogerheijde) из Лейденской обсерватории в Нидерландах.



Примечания

[1] К примеру, сухие скалистые планеты образуются на внутренней стороне водяной «линии снега» (ближайшей к звезде), где может существовать только пыль. И напротив, гигантские ледяные планеты формируются за пределами «линии снега» из окиси углерода.



Узнать больше

ALMA (Большая Атакамская Миллиметровая / субмиллиметровая Решетка -- The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) – международный астрономический инструмент, продукт партнерства ученых Европы, Северной Америки и Восточной Азии, при участии Республики Чили. В Европе ALMA финансируется Европейской Южной Обсерваторией (ESO), в Северной Америке – Национальным Научным Фондом (NCF) в кооперации с Национальным Советом по научным исследованиям Канады (NRC) и Национальным Советом по науке Тайваня (NSC), в Восточной Азии Национальным Институтом Естественных наук Японии (NINS) в кооперации с Academia Sinica (AS) Тайваня. Строительство и эксплуатацию ALMA ведут от Европы Европейская Южная Обсерватория (ESO), от Северной Америки Национальная радиоастрономическая обсерватория (NRAO), управляемая компанией  Associated Universities, Inc. (AUI), и от Восточной Азии Национальная радиоастрономическая обсерватория Японии (NAOJ). Организационно строительство, пуско-наладочные работы и эксплуатация ALMA совместно управляются в рамках Объединенной Обсерватории ALMA (The Joint ALMA Observatory, JAO).

Работа представлена в статье, появившейся в выпуске Science Express от 18 июля 2013 г.

Состав исследовательской группы: C. Qi (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, U.S), K. I. Öberg (Departments of Chemistry and Astronomy, University of Virginia, U.S), D. J. Wilner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, U.S), P. d’Alessio (Centro de Radioastronomía y Astrofisica, Universidad Nacional Autónoma de México, México), E. Bergin (Department of Astronomy, University of Michigan, U.S), S. M. Andrews (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, U.S), G. A. Blake (Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, U.S), M. R. Hogerheijde (Leiden Observatory, Leiden University, Netherlands), E. F. van Dishoeck (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Germany).

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

Chunhua Qi
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, Mass., USA
Телефон: +1 617 495 7087
Email: cqi@cfa.harvard.edu

Michiel Hogerheijde
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Телефон: +31 6 4308 3291
Email: michiel@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 eso1333.
Bookmark and Share

О релизе

Релиз №:eso1333ru
Название:TW Hydrae
Тип:• Milky Way : Star : Circumstellar Material
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2013Sci...341..630Q

Изображения

Artist’s impression of snow lines around TW Hydrae
Artist’s impression of snow lines around TW Hydrae
только на английском
ALMA image of the carbon monoxide snow line
ALMA image of the carbon monoxide snow line
только на английском
Snow line distance compared to the Solar System
Snow line distance compared to the Solar System
только на английском

Также смотрите наши