Это изображение диска из пылевых обломков, окружающего молодую звезду Фомальгаут, получено прибором Джеймса Уэбба в средней инфракрасной области (MIRI). Он обнаруживает три вложенных пояса, простирающихся на 14 миллиардов миль (23 миллиарда километров) от звезды. Внутренние пояса, которые никогда не были замечены ранее, были обнаружены Уэббом впервые.
Астрономы использовали космический телескоп имени Джеймса Уэбба НАСА для получения изображения теплой пыли вокруг близлежащей молодой звезды Фомальгаут, чтобы изучить первый пояс астероидов, когда-либо видимый за пределами нашей Солнечной системы в инфракрасном свете. Но, к их удивлению, пылевые структуры намного сложнее, чем пояса астероидов и пыли Койпера в нашей Солнечной системе. В целом, существует три вложенных пояса, простирающихся на 14 миллиардов миль (23 миллиарда километров) от звезды; это в 150 раз больше расстояния Земли от Солнца. Масштаб самого внешнего пояса примерно в два раза превышает масштаб пояса Койпера нашей солнечной системы, состоящего из небольших тел и холодной пыли за Нептуном. Внутренние пояса, которые никогда не были замечены ранее, были обнаружены Уэббом впервые.
Пояса окружают молодую горячую звезду, которую можно увидеть невооруженным глазом как самую яркую звезду в южном созвездии Австралийской рыбы. Пылевые пояса представляют собой обломки от столкновений более крупных тел, аналогичных астероидам и кометам, и часто описываются как "диски обломков’. “Я бы описал Фомальгаут как архетип дисков обломков, найденных в других местах нашей галактики, потому что он имеет компоненты, аналогичные тем, которые мы имеем в нашей собственной планетной системе”, - сказал Андраш Гашпар из Университета Аризоны в Тусоне и ведущий автор новой статьи, описывающей эти результаты. “Глядя на узоры в этих кольцах, мы действительно можем начать делать небольшой набросок того, как должна выглядеть планетная система – Если бы мы действительно могли сделать достаточно глубокий снимок, чтобы увидеть предполагаемые планеты ”.
Космический телескоп "Хаббл" и космическая обсерватория "Гершель", а также большая миллиметровая / субмиллиметровая матрица Атакамы (ALMA) ранее получили четкие изображения самого внешнего пояса. Однако ни один из них не обнаружил никакой структуры внутри него. Внутренние пояса впервые были разрешены Уэббом в инфракрасном свете. “В чем Уэбб действительно преуспевает, так это в том, что мы можем физически устранить тепловое свечение пыли в этих внутренних областях. Таким образом, вы можете увидеть внутренние пояса, которые мы никогда не могли видеть раньше ”, - сказала Шайлер Вольф, другой член команды из Университета Аризоны.
Хаббл, ALMA и Уэбб объединяются, чтобы составить целостное представление о дисках обломков вокруг ряда звезд. “С помощью Хаббла и ALMA мы смогли получить изображения множества аналогов пояса Койпера, и мы многое узнали о том, как формируются и развиваются внешние диски”, - сказал Вольф. “Но нам нужно, чтобы Уэбб позволил нам получить изображение дюжины или около того поясов астероидов в других местах. Мы можем узнать о внутренних теплых областях этих дисков столько же, сколько Хаббл и ALMA рассказали нам о более холодных внешних областях ”.
Эти пояса, скорее всего, образованы гравитационными силами, создаваемыми невидимыми планетами. Аналогичным образом, внутри нашей солнечной системы Юпитер окружает пояс астероидов, внутренний край пояса Койпера сформирован Нептуном, а внешний край может управляться пока еще невидимыми телами за его пределами. По мере того, как Уэбб будет делать снимки других систем, мы узнаем о конфигурациях их планет.
Пылевое кольцо Фомальгаута было обнаружено в 1983 году в результате наблюдений, сделанных инфракрасным астрономическим спутником НАСА (IRAS). Существование кольца также было подтверждено предыдущими и более длинноволновыми наблюдениями с использованием субмиллиметровых телескопов на Мауна-Кеа, Гавайи, космического телескопа Спитцер НАСА и субмиллиметровой обсерватории Калифорнийского технологического института.
“Пояса вокруг Фомальгаута - это своего рода детективный роман: где находятся планеты?” - сказал Джордж Рике, другой член команды и научный руководитель в США для среднеинфракрасного прибора Уэбба (MIRI), который производил эти наблюдения. “Я думаю, это не очень большой скачок, чтобы сказать, что вокруг звезды, вероятно, действительно интересная планетная система”.
“Мы определенно не ожидали более сложной структуры со вторым промежуточным поясом, а затем и более широким поясом астероидов”, - добавил Вольф. “Эта структура очень интересна, потому что каждый раз, когда астрономы видят разрыв и кольца в диске, они говорят: "Там может быть встроенная планета, формирующая кольца!”
Уэбб также изобразил то, что Гаспар называет “большим пылевым облаком”, которое может свидетельствовать о столкновении, произошедшем во внешнем кольце между двумя протопланетными телами. Эта особенность отличается от предполагаемой планеты, впервые замеченной внутри внешнего кольца "Хабблом" в 2008 году. Последующие наблюдения Хаббла показали, что к 2014 году объект исчез. Правдоподобная интерпретация заключается в том, что эта недавно обнаруженная особенность, как и предыдущая, представляет собой расширяющееся облако очень мелких частиц пыли от двух ледяных тел, которые столкнулись друг с другом.
Идея протопланетного диска вокруг звезды восходит к концу 1700-х годов, когда астрономы Иммануил Кант и Пьер-Симон Лаплас независимо разработали теорию о том, что Солнце и планеты образовались из вращающегося газового облака, которое сжалось и сплющилось под действием силы тяжести. Диски обломков образуются позже, после формирования планет и рассеивания первичного газа в системах. Они показывают, что небольшие тела, подобные астероидам, катастрофически сталкиваются и превращают свои поверхности в огромные облака пыли и другого мусора. Наблюдения за их пылью дают уникальные подсказки к структуре экзопланетной системы, вплоть до планет размером с землю и даже астероидов, которые слишком малы, чтобы разглядеть их по отдельности.
Источник: НАСА, ЕКА, CSA
Информация о космосе также есть в сообществе https://vk.com/fotoastronomiya
Дополнительные материалы
