eso1325uk — Науковий реліз

ALMA виявив "фабрику комет"

Нові спостереження "пиловловлювача" навколо молодої зорі відкрили давні таємниці формування планет

6 червня 2013 р.

Астрономи, використавши новий Великий Міліметрово-субміліметровий Масив Атакама (ALMA), отримали зображення регіону навколо молодої зорі, де частки пилу можуть зростати, злипаючись разом. Це вперше, коли подібна пилова пастка так чітко спостерігалась та була змодельована. Спостереження вирішує давню таємницю того, як частинки пилу в дисках виростають до великих розмірів, що, в кінцевому підсумку, дає їм можливості формувати комети, планети та інші кам'яні тіла. Результати дослідження опубліковані в журналі Science за 7 червня 2013.

Наразі астрономам відомо про те, що навколо інших зірок велике число планет. Проте, не до кінця зрозуміло, як вони формуються: багато аспектів утворення комет, планет та інших кам’янистих тіл досі залишаються таємничими. Однак, нові спостереження із використанням можливостей ALMA, вже відповіли на одне із найбільших питань: як найдрібніші частинки пилу в диску навколо молодої зорі постійно зростають, в кінцевому рахунку стаючи щебенем та навіть валунами із розмірами понад один метр?

Комп'ютерні моделі показують, що пилові частинки зростають, коли стикаються та злипаються. Однак, коли ці більші зерна повторно зіштовхуються на високій швидкості, то часто розбиваються на шматочки, наче нічого і не було. Навіть, якщо цього і не відбудеться, моделі показують, що більші зерна будуть швидко переміщуватись у напрямі до зорі, внаслідок тертя із пилом та газом, що закінчиться падінням на неї: тобто нема жодних шансів для їх подальшого зростання.

Так чи інакше пил потребує якись притулок, де його частинки можуть продовжувати рости, поки не стануть досить великі, щоб вижити самостійно [1]. Такі "пиловловлювачі" вже були запропоновані, але досі не було ніяких спостережень в якості доказів їхнього існування.

За допомогою ALMA, Нінке ван дер Марель, аспірантка із Лейденської Обсерваторії в Нідерландах та провідний автор статті, разом зі своїми колегами вивчала диск у зоряній системі, званій Oph-IRS 48 [2]. Вони виявили, що зоря оточена кільцем газу з центральним отвором, котрий ймовірно створений невидимою планетою або зорею-компаньйоном. Раніші спостереження за допомогою Дуже Великого Телескопа (VLT) ESO вже показали, що дрібні частинки пилу також сформували подібну кільцеву структуру. Але нове зображення від ALMA, яке виявило великі міліметрові частинки пилу, дуже інакше!

"Що найперше стало для нас повною несподіванкою - то це форма пилу на зображенні",- говорить Ван дер Марель. "Замість того, щоб побачити очікуване кільце, ми виявили дуже виразну форму, як горіх кеш'ю! Ми мали переконатися в тому, що дане зображення реальне, та сильний сигнал і чіткість спостережень від ALMA не залишають сумнівів про структуру. Тоді і впевнились у тому, що знайшли".

Те, що було виявлено - це зона, у котрій великі частки пилу опинилися у пастці, де змогли вирости набагато більшими шляхом зіткнення та злипання. Саме щось подібне теоретики і шукали.

Ван дер Марель пояснює: "Цілком можливо, що ми бачимо одну із "фабрик комет", у котрій є необхідні умови для зростання частинок від міліметра і до розмірів комети. Ймовірно, що пил не утворює повнорозмірні планети на такій відстані від зорі. Але у найближчому майбутньому ALMA матиме можливість спостерігати "пиловловлювачі" ближче до їх материнських зірок, де діють ті ж самі механізми. Такі пастки пилу дійсно можуть бути колисками для новонароджених планет".

"Пиловловлювач" виникає, коли великі частки пилу рухаються у напрямку зон підвищеного тиску. Комп'ютерне моделювання показало, що такі зони можуть походити від потоків газу на межі "отвору", подібного до наявного у цьому диску.

"Поєднання робіт із моделювання та високоякісних спостережень від ALMA робить цей проект унікальним",- говорить Корнеліс Дюллемонд із Інституту Теоретичної Астрофізики в Гейдельберзі (Німеччина) - експерт на царині моделювання еволюції пилу та газових дисків, а також учасник дослідної групи. "Приблизно тоді, коли ці спостереження були отримані, ми працювали над моделями прогнозування саме таких типів структур: дуже щасливий збіг".

Спостереження проводилися у період будівництва масиву ALMA. Дослідники використовували приймачі ALMA Band 9 [3] - пристрої європейського виробництва, які наразі дозволяють ALMA створювати досить чіткі зображення.

"Ці спостереження показують, що ALMA здатна забезпечити революційну науку навіть із використанням менше половини повного масиву", - говорить Евін ван Дішок із Лейденської обсерваторії, яка була однією з головних провідників проекту ALMA на протязі більше 20 років. "Неймовірний стрибок чутливості та різкості зображень від приймачів Band 9 дає нам можливість вивчити основні аспекти формування планет способами, котрі раніше просто не були можливими".

Примітки

[1] Причиною виникнення "пиловловлювача" у даному випадку є вихор у газовому диску, котрий має типову тривалість життя сотні тисяч років. Навіть коли та пастка перестане діяти, накопиченому у ній пилу потрібно мільйони років, щоб розсіятись: тобто у пилинок буде достатньо часу для подальшого зростання.

[2] Дана назва являє собою поєднання імені сузір’я, у котрому та область зореутворення, та типу джерела: Oph є скороченням від Ophiuchus (Змієносець), а IRS - це ІЧ-джерело. Відстань від Землі до Oph-IRS 48 приблизно 480 світлових років.

[3] ALMA може спостерігати на різних діапазонах частот. Band 9 - дев’ятий діапазон, котрий припадає на довжини хвиль 0.4–0.5 мм, наразі дає найчіткіші зображення.

Детальніше

Великий Міліметрово-субміліметровий Масив Атакама (ALMA) є міжнародним астрономічним об’єктом. Він являється партнерством Європи, Північної Америки та Східної Азії у співпраці з Республікою Чилі. ALMA в Європі фінансується ESO, в Північній Америці - Національним Науковим Фондом США (NSF) у співпраці з Національною Радою Досліджень Канади (NRC) і Національною Науковою Радою Тайваню (NSC), в Східній Азії - Національними Інститутами Природничих Наук (NINS) Японії в співпраці з Академією Сініца (AS) на Тайвані. Будівництво та управління ALMA від імені Європи проводить ESO, від імені Північної Америки - Національна Радіоастрономічна Обсерваторія (NRAO), яка управляється корпоративною Асоціацією Університетів (AUI), від імені Східної Азії - Національна Астрономічна Обсерваторія Японії (NAOJ). Спільна Обсерваторія ALMA (JAO) забезпечує єдине керівництво та управління будівництвом, введення в експлуатацію та експлуатацію ALMA.

Дане дослідження було представлене у статті “A major asymmetric dust trap in a transition disk“, by van der Marel et al, котра вийшла в жупналі Science за 7 червня 2013.

Науково-дослідна група у складі 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).

Європейська Південна Обсерваторія - це передова міжурядова астрономічна організація в Європі та найбільш продуктивна астрономічна обсерваторія світу. Її підтримує 15 країн: Австрія, Бельгія, Бразилія, Чеська Республіка, Данія, Франція, Фінляндія, Німеччина, Італія, Нідерланди, Португалія, Іспанія, Швеція, Швейцарія та Сполучене Королівство. ESO здійснює ініціативну програму, зосереджену на проектуванні, будівництві та експлуатації потужних наземних спостережних об'єктів, що дозволяє астрономам робити важливі наукові відкриття. ESO також відіграє провідну роль у сприянні та організації співробітництва в астрономічних дослідженнях. ESO працює на трьох унікальних, світового класу обсерваторіях в Чилі: Ла Сілла, Паранал і Чахнантор. На горі Паранал, в ESO працює Дуже Великий Телескоп - найбільш передова в світі астрономічна обсерваторія видимого діапазону та VISTA - найбільший оглядовий телескоп в світі. ESO є європейським партнером просунутого астрономічного радіотелескопу ALMA, найбільшого існуючого астрономічного проекту. В даний час, ESO планує 39 метровий Європейський Надзвичайно Великий Телескоп E-ELT (оптичний та ближній ІЧ діапазони), який стане "найбільшим у світі оком у небо".

Посилання

Контакти

Oleg Maliy
NGO Zaporozhye Astronomical Club Altair
Zaporozhye, Ukraine
Телефон: +380 67 1371070
Email: eson-ukraine@eso.org

Nienke van der Marel
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Телефон: +31 71 527 8472
Стільниковий: +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
Стільниковий: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Переклад прес-релізу ESO eso1325.

Про реліз

Реліз №:eso1325uk
Science data:2013Sci...340.1199V

Зображення

Artist’s impression of the comet factory seen by ALMA
Artist’s impression of the comet factory seen by ALMA
тільки на англійській
ALMA image of comet factory around Oph-IRS 48
ALMA image of comet factory around Oph-IRS 48
тільки на англійській
ALMA and VLT image of comet factory around Oph-IRS 48
ALMA and VLT image of comet factory around Oph-IRS 48
тільки на англійській
ALMA image of dust trap/comet factory around Oph-IRS 48 (annotated)
ALMA image of dust trap/comet factory around Oph-IRS 48 (annotated)
тільки на англійській
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
тільки на англійській

Відео

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

Також дивіться наші