Каркас Вселенной: исследователи проанализировали значение космической пыли в развитии звезд и планет

Пыль — это основа всего. Исследователи установили, что космическая пыль в протопланетных дисках играет важную роль в образовании и развитии планетных систем, соединяя жизнь звезд и планет.Молодая звезда с протопланетным диском. Фото: NASA/JPL-Caltech/T. Пайл (SSC)Источник: https://phys.org/Молодая звезда с протопланетным диском

Астрономы уже давно знают, что звезды и планеты формируются из одного материала, но детали этой связи остаются неясными. Согласно новому обзору, размещенному на сервере arXiv, именно пыль играет важнейшую роль в процессе формирования и эволюции планетных систем, воздействуя на все этапы — от появления до исчезновения звездных систем.

Исследование под руководством А. Корпораала из Европейской южной обсерватории представляет собой аналитическую работу, в которой рассматривается влияние пыли на создание планет в протопланетных дисках, окружающих молодые звезды. Статья стремится соединить звездную эволюцию и процессы планетообразования в единое целое.

Авторы акцентируют внимание на том, что звезды и планеты не существуют отдельно: они формируются и развиваются в тесной взаимосвязи. Звезды возникают из облаков газа и пыли, и именно эта пыль со временем создает диски, из которых формируются планеты. Затем, на протяжении жизни звезды, ее излучение и звездные ветры продолжают взаимодействовать с окружающей пылью, оказывая влияние на развитие уже существующих миров.

На этой иллюстрации художника изображена линия замерзания воды вокруг молодой звезды. Размер частиц пыли в протопланетном диске влияет на расположение линий замерзания различных молекул. Фото: Институт астрономии Гавайского университета.Источник: https://phys.org/

Почему пыль играет важную роль в космологии

Протопланетные диски — это облака газа и твердых частиц (пылевых зерен), окружающие новообразованную звезду. Именно здесь из микроскопических частиц через серии столкновений и агрегаций формируются первые «зерна» будущих планет. Увеличение этих зерен, их столкновения и слипание приводят к образованию планетезималей — предшественников планет.

Пыль также влияет на так называемую линию замерзания (см. иллюстрацию выше) — область в диске, где вещества переходят из газообразного состояния в твердое. Эта граница во многом определяет, какие типы планет могут возникнуть в различных частях системы.

Ученые подчеркивают, что на поздних стадиях жизни звезды пыль не исчезает. В фазе красного гиганта и позже, во время сильных звездных ветров, вокруг звезды вновь могут формироваться диски из выброшенного вещества. В теории это может приводить к образованию «второго поколения» планет, хотя этот процесс все еще недостаточно изучен, и судьба этих миров остается неопределенной.

На этом снимке, сделанном с помощью ALMA, показаны выбросы монооксида углерода из пыли вокруг звезды AGB (Asymptotic Giant Branch, асимптотической ветви гигантов). Эти выбросы дают важную информацию о потере массы AGB из-за звездных ветров. Возможно, что из пыли, образующейся при ветрах AGB, может образоваться второе поколение планет. Фото: ALMA/Kim et al., 2017, Nature Astronomy и соавт.Источник: https://phys.org/

Интересные факты

Связь между составом звезды и химией ее планет изучается и в других исследованиях. Звезды с высоким содержанием тяжелых элементов (металличности) чаще имеют массивные планеты, что может указывать на процессы формирования в протопланетном диске.

Тысячи экзопланет, обнаруженных телескопом Kepler, демонстрируют разнообразие планетных систем, от компактных систем с маленькими каменистыми планетами до огромных «семейств» газовых гигантов.

В заключение авторы исследования отмечают, что понимание динамики пыли в околозвездных дисках является ключом к разгадке того, как звезды формируют свои «семьи» и как подшефные планеты сосуществуют с родительскими светилами.

Хотя многие детали остаются неясными, мы точно знаем, что звезды и планеты образуются, существуют и развиваются в гармонии.

Фото: hi-tech.mail.ru