eso1333uk — Науковий реліз

Сніг у молодій планетній системі

Замерзлий вказівник формування планет та комет

18 липня 2013 р.

Вперше одержано зображення далекого снігового кордону у молодій планетній системі. Розташований у диску навколо схожої на Сонце зорі TW Гідри, він може розповісти нам багато нового про формування планет та комет, про чинники, що визначають їх структуру, а також і про історію Сонячної системи. Результати дослідження були опубліковані в журналі Science Express за сьогодні.

Астрономи, які використовують Великий Міліметрово-субміліметровий Масив Атакама (ALMA) прийняли перше в історії зображення снігового кордону у молодій планетній системі. На Землі такий кордон утворюється на великих висотах, де постійна низька температура перетворює атмосферну вологу у сніг. Його добре видно на горі, як лінію розділу між засніженою вершиною та голою поверхнею скелі.

Снігові кордони навколо молодих зірок утворюють подібним чином і в космосі на далеких холодних багатих на пил дисках, із яких утворюються планетні системи. Коли рухатись від зорі у космос, першою замерзає вода (Н2О), утворюючи перший кордон снігу. Іще далі від зорі, по мірі падіння температури, можуть замерзнути та перетворитись на сніг більш екзотичні молекули: вуглекислий газ (CO2), метан (CH4), окис вуглецю (СО). Цей різноманітний сніг обліплює частинки космічного пилу, що відіграє важливу роль, допомагаючи злиплим частинкам подолати свою звичайну тенденцію до руйнування від взаємного зіткненнях, що дозволяє їм стати остаточними будівельними блоками планет та комет. Сніг також збільшує кількість наявних матеріалів у твердому стані і може значно прискорити процес формування планет.

Кожен із цих різних снігових кордонів: води, двоокису вуглецю, метану та монооксиду вуглецю - може бути пов'язаний з утворенням окремих видів планет [1]. У планетній системи навколо схожої на Сонце зорі, як власне наша, лінія водяного снігу буде відповідати відстані між орбітами Марса і Юпітера, а кордон снігу із монооксиду вуглецю відповідав би орбіті Нептуна.

Снігова лінія, помічена ALMA, дає перше уявлення про сніговий кордон із моноокисиду вуглецю навколо TW Гідри - молодої зорі за 175 світлових років від Землі. Астрономи вважають, що ця багатообіцяюча планетна система має багато рис, схожих на характеристики нашої Сонячної системи, коли тій було всього кілька мільйонів років.

"ALMA дав нам першу реальну картину снігової лінії навколо молодої зірки, що є надзвичайно чудово, оскільки розповідає про найранніший період історії Сонячної системи", - сказав Чуньхуа "Чарлі" Ци (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA), один із двох провідних авторів статті. "Тепер ми можемо бачити раніше приховані подробиці про замерзлі зовнішні межі іншої планетної системи, схожої на нашу".

Але наявність снігової лінії із монооксиду вуглецю може мати більш серйозні наслідки, ніж просто формування планет. Лід із чадного газу необхідний для утворення метанолу, котрий є будівельним блоком для більш складних органічних молекул, що необхідні для життя. Якщо комети переправлять ці молекули до новоутворених планет, подібних до Землі, то там будуть складники, необхідні для виникнення життя.

Досі такі лінії снігу ніколи не були відображеними безпосередньо, тому що вони завжди утворюються у відносно вузькій центральній площині протопланетного диску, а тому їх точне розташування і розміри не можуть бути визначеними. Поза межами вузької області, де снігові кордони існують, випромінювання зорі запобігає утворенню льоду. Сконцентровані пил та газ в центральній площині необхідні для того, щоб захистити територію від випромінювання до таких меж, що монооксид вуглецю та інші гази можуть достатньо охолонути та замерзнути.

Даній групі астрономів вдалося заглянути всередину цього диску, де сніг утворився, за допомогою хитрої можливості. Замість того щоб шукати сніг, який не можна було безпосередньо спостерігати, вони шукали молекули відомі як діазеніл (N2H +), котрий яскраво сяє в міліметрової частини спектру, а тому є ідеальною мішенню для телескопів, схожих на ALMA. Ця тендітна молекула легко руйнується в присутності чадного газу, таким чином з'являється в помітних кількостях тільки в тих областях, в яких доволі монооксиду вуглецю із утворенням замерзлого снігу. По суті кажучи, вона ключ для пошуку снігової лінії із монооксиду вуглецю.

Унікальна чутливість ALMA та його розподільна здатність дозволили астрономам простежити наявність і розподіл діазенілу та побачити його чітко визначені межі за близько 30 астрономічних одиниць від зорі (що у 30 разів більше відстані між Землею та Сонцем). Телескоп дає негативне зображення снігу із чадного газу в диску навколо TW Гідри, котре можна використати, щоб побачити кордон снігу із монооксиду вуглецю саме там, де теорія його і передбачає, а саме - на внутрішньому краї кільця діазенілу.

"Для цих спостережень ми використовували тільки 26 антен ALMA із 66 можливих у повністю завершеному масиві. Ознаки снігових ліній навколо інших зірок вже з'являється в інших спостереженнях із ALMA. Ми переконані, що майбутні спостереження із повним масивом антен проявлять багато із них, та забезпечать подальші захоплюючі поступи у дослідженнях формування та еволюції планет. Треба просто почекати та подивитись",- укладає Мішель Хогерхейд з Лейденської обсерваторії, Нідерланди.

Примітки

[1] Наприклад, сухі кам'янисті планети формуються на внутрішній стороні снігового кордону (поблизу від зорі), де може існувати тільки пил. По інший бік знаходяться крижані планети-гіганти, які утворюються за зовнішньою межею снігового кордону із окису вуглецю.

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 досліждення представлене у роботі, котра надрукована 18 липня 2013 у номері Science Express.

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

Ци та Оберг є провідними співавторами даної статті.

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

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
Стільниковий: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Переклад прес-релізу ESO eso1333.

Про реліз

Реліз №:eso1333uk
Назва:TW Hydrae
Тип:• Milky Way : Star : Circumstellar Material
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2013Sci...341..630Q

Зображення

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

Також дивіться наші