eso1626ru — Научный релиз

Звездная вспышка позволила увидеть «линию снега»

13 июля 2016 г.

На телескопе ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) впервые с высоким разрешением выполнены наблюдения «линии водяного снега» внутри протопланетного диска. Эта линия отмечает уровень, где температура диска, окружающего молодую звезду, опускается настолько низко, что начинается образование снега. Резкий рост яркости молодой звезды V883 Ориона разогрел внутреннюю часть диска, в результате чего «линия снега» передвинулась существенно дальше своего нормального положения в окрестности протозвезды, и впервые появилась возможность ее непосредственно наблюдать. Эти результаты публикуются в журнале Nature 14 июля 2016 г.

Молодые звезды часто бывают окружены плотными вращающимися газо-пылевыми дисками. Эти диски называются протопланетными, потому что именно в них рождаются планеты. Типичная молодая звезда солнечного типа излучает достаточное количество тепла, чтобы вода внутри протопланетного диска находилась в газообразном состоянии вплоть до расстояния примерно 3 а.е. от звезды [1] — не более 3 средних расстояний от Земли до Солнца, или примерно 450 миллионов километров [2]. На больших расстояниях от звезды, благодаря крайне низкому давлению, молекулы воды из газообразного состояния переходят прямо в твердое, образуя ледяную пленку на зернах пыли и других твердых частицах. Область в протопланетном диске, где вода переходит из газообразной в твердую фазу, и называется «линией водяного снега» [3].

Звезда V883 Orionis, однако, оказалась необычной. Резкий рост ее яркости заставил линию водяного снега сдвинуться до расстояния примерно в 40 а.е. (около 6 миллиардов километров, что соответствует размеру орбиты карликовой планеты Плутон в нашей Солнечной системе). Этот огромный сдвиг в сочетании с рекордным разрешением телескопа ALMA при наблюдениях с длинной базой [4] позволил исследовательской группе под руководством Лукаса Кьеза (Lucas Cieza, Millennium ALMA Disk Nucleus и университет Диего Порталеса, Сантьяго, Чили) впервые выполнить наблюдения линии водяного снега в протопланетном диске.

Внезапное повышение яркости V883 Ориона – пример того, что происходит, когда большие массы вещества диска, окружающего молодую звезду, выпадают на ее поверхность. Масса V883 Orionis всего на 30% больше, чем у Солнца, но, благодаря случившейся вспышке, сейчас эта звезда стала в целых 400 раз ярче и гораздо горячее [5].

Главный автор работы Лукас Кьеза объясняет: “Для нас наблюдения на ALMA стали полной неожиданностью. Мы предполагали исследовать фрагментацию диска, которая ведет к образованию планет. Ничего похожего мы не увидели, но зато нашли кольцеобразную структуру на расстоянии 40 а.е. от звезды. Это иллюстрирация мощи нашего телескопа: он всегда дает ошеломляющие результаты, даже если они оказываются совсем не теми, которых искали”.

Идея «снеговой орбиты» оказалась фундаментальной для теории формирования планет. Присутствие водяного льда регулирует эффективность слипания пылевых частиц — а это первый этап процесса образования планет. Внутри «линии снега», где вода испаряется, должны образовываться маленькие каменистые планеты, такие, как наша Земля. Вне этой линии присутствие водяного льда ведет к быстрому формированию космических «снежков», из которых в конце концов образуются массивные газовые планеты типа Юпитера.

Открытие того, что звездные вспышки могут отбрасывать «линию водяного снега» примерно вдесятеро дальше ее типичного радиуса, имеет очень большое значение для построения модели образования планет. Считается, что такие вспышки являются обычной стадией развития большинства планетных систем, и поэтому вслед за первым последуют другие наблюдения аналогичных явлений. Так или иначе, выполненные на телескопе ALMA наблюдения вносят значительный вклад в понимание процессов образования и эволюции планет во Вселенной.

Примечания

[1] 1 а.е., или астрономическая единица – среднее расстояние между Землей и Солнцем, равное примерно 149.6 миллионам километров. Эта единица обычно используется для описания расстояний внутри Солнечной системы и планетных систем других звезд.

[2] Во времена образования Солнечной системы эта линия находилась между орбитами Марса и Юпитера; внутри нее образовались каменные планеты Меркурий, Венера, Земля и Марс, а вне – газовые гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

[3] «Линии снега» для других молекул, таких, как окись углерода и метан, уже наблюдались с телескопом ALMA в других протопланетных дисках на расстояниях более 30 а.е. от протозвезд. Вода замерзает при сравнительно высокой температуре, что означает, что «линия водяного снега» обычно расположена слишком близко к протозвезде, чтобы ее можно было наблюдать непосредственно.

[4] Разрешением называется способность оптического инструмента различать объекты, находящиеся на определенном расстоянии друг от друга. Человеческий глаз видит несколько ярких источников света, находящихся вдалеке, как одно световое пятно, и только на близком расстоянии начинает их различать. Тот же принцип работает и для телескопа. Новые наблюдения стали возможными благодаря рекордному разрешению телескопа ALMA в режиме длинной базы: на расстоянии до V883 Ориона это разрешение соответствует линейному размеру в 12 а.е. Этого достаточно, чтобы зарегистрировать «линию водяного снега» во время вспышки на расстоянии 40 а.е. от звезды, но недостаточно для диска вокруг типичной молодой звезды.

[5] Звезды, похожие на V883 Orionis, называются звездами типа FU Ориона, или фуорами, по названию первой звезды, у которой была отмечена такая переменность. На таких звездах вспышки могут длиться сотни лет.

Узнать больше

Результаты работы представлены в статье “Imaging the water snow-line during a protostellar outburst”, L. Cieza и др., которая публикуется в журнале Nature от 14 июля 2016.

Состав исследовательской группы: Lucas A. Cieza (Millennium ALMA Disk Nucleus; Universidad Diego Portales, Santiago, Chile), Simon Casassus (Universidad de Chile, Santiago, Chile), John Tobin (Leiden Observatory, Leiden University, The Netherlands), Steven Bos (Leiden Observatory, Leiden University, The Netherlands), Jonathan P. Williams (University of Hawaii at Manoa, Honolulu, Hawai`i, USA), Sebastian Perez (Universidad de Chile, Santiago, Chile), Zhaohuan Zhu (Princeton University, Princeton, New Jersey, USA), Claudio Cáceres (Universidad Valparaiso, Valparaiso, Chile), Hector Canovas (Universidad Valparaiso, Valparaiso, Chile), Michael M. Dunham (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Antonio Hales (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile), Jose L. Prieto (Universidad Diego Portales, Santiago, Chile), David A. Principe (Universidad Diego Portales, Santiago, Chile), Matthias R. Schreiber (Universidad Valparaiso, Valparaiso, Chile), Dary Ruiz-Rodriguez (Australian National University, Mount Stromlo Observatory, Canberra, Australia) и Alice Zurlo (Universidad Diego Portales & Universidad de Chile, Santiago, Chile).

Атакамская Большая Миллиметровая / субмиллиметровая решетка ALMA (The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), международный астрономический инструмент – совместный проект ESO, Национального научного фонда США NSF (U.S. National Science Foundation) и Национального института естественных наук Японии NINS (National Institutes of Natural Sciences) в кооперации с Республикой Чили. Работа обсерватории ALMA финансируется ESO (представляющей объединенные интересы своих стран-участниц), фондом NSF совместно с Национальным советом по научным исследованиям Канады NRC (National Research Council) и Национальным советом по науке Тайваня NSC (National Science Council), а также NINS в кооперации с тайваньской Academia Sinica (AS) и Корейским институтом астрономии и космических исследований KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute).

Строительство и эксплуатация телескопа ALMA осуществляются: ESO, представляющей интересы своих стран-участниц, Национальной радиоастрономической обсерваторией США NRAO (National Radio Astronomy Observatory), управляемой компанией Associated Universities, Inc. (AUI), представляющей Северную Америку и Национальной астрономической обсерваторией Японии NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), представляющей Восточную Азию. Общее управление строительством, тестированием и эксплуатацией ALMA осуществляется в рамках JAO: Объединенной обсерватории ALMA (Joint ALMA Observatory).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы и самая продуктивная в мире астрономическая обсерватория. В ее работе участвуют 16 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO. 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, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь, самой передовой в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два широкоугольных телескопа с большим полем зрения: крупнейший в мире телескоп для выполнения обзоров неба в инфракрасных лучах VISTA и Обзорный Телескоп VLT (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный для обзоров неба в видимом свете. ESO является европейским партнером крупнейшего астрономического проекта современности – системы радиотелескопов миллиметрового и субмиллиметрового диапазона ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Параналя, ESO ведет строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) – 39-метрового Европейского Чрезвычайно Большого Телескопа для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет «величайшим оком человечества, устремленным в небо».

Ссылки

 

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +7-812-363-7786
Сотовый: +7-911-212-2130
Email: km@gao.spb.ru

Lucas Cieza
Universidad Diego Portales
Santiago, Chile
Телефон: +56 22 676 8154
Сотовый: +56 95 000 6541
Email: lucas.cieza@mail.udp.cl

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

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso1626.

О релизе

Релиз №:eso1626ru
Название:V883 Orionis
Тип:Milky Way : Star : Circumstellar Material : Disk : Protoplanetary
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2016Natur.535..258C

Изображения

«Линия водяного снега» вокруг молодой звезды V883 Orionis: взгляд художника
«Линия водяного снега» вокруг молодой звезды V883 Orionis: взгляд художника
Полученное на ALMA изображение протопланетного диска вокруг V883 Orionis
Полученное на ALMA изображение протопланетного диска вокруг V883 Orionis
Звезда V883 Orionis в созвездии Ориона
Звезда V883 Orionis в созвездии Ориона
Смещение «линии водяного снега» в V883 Orionis
Смещение «линии водяного снега» в V883 Orionis
Полученное на ALMA изображение протопланетного диска вокруг V883 Orionis (аннотировано)
Полученное на ALMA изображение протопланетного диска вокруг V883 Orionis (аннотировано)

Видео

Полученное на ALMA изображение протопланетного диска вокруг V883 Orionis
Полученное на ALMA изображение протопланетного диска вокруг V883 Orionis
«Полет» к протопланетному диску вокруг V883 Orionis
«Полет» к протопланетному диску вокруг V883 Orionis
Протопланетный диск вокруг V883 Orionis (взгляд художника)
Протопланетный диск вокруг V883 Orionis (взгляд художника)
New observations with ALMA reveal water snow line around young star
New observations with ALMA reveal water snow line around young star
только на английском

Также смотрите наши