Астрономы давно считали, что вращающиеся диски газа и пыли, образующие планеты вокруг молодых звезд, существуют всего около 10 миллионов лет. Однако революционное открытие показывает, что у некоторых звезд малой массы эти диски могут существовать гораздо дольше — до 30 миллионов лет.

Здесь показана менее массивная звезда, окруженная диском из газа и пыли, формирующим планету. Процесс формирования планет может вызвать пробелы в астролябии, не показанные на этой схеме. Линии тока около центра показывают, что материал из диска все еще падает на звезду. Источник изображения: NASA/CXC/M. Вайс

Наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА выявили стабильную, богатую газом среду вокруг таких звезд, что открывает интригующую возможность долгосрочного формирования планет. Это может иметь серьезные последствия для нашего понимания планетарной эволюции и возможности жизни за пределами Земли, особенно в таких системах, как TRAPPIST-1, где у планет, возможно, было больше времени для формирования в обитаемой зоне.

Если бы у Вселенной был фотоальбом, он, вероятно, содержал бы изображения вращающихся дисков газа и пыли, образующихся вокруг молодых звезд – планетарных питомников. Считается, что эти диски, образующие планеты, являются обычным, но недолговечным этапом в жизни большинства молодых звезд, обеспечивая сырьем, необходимым для строительства планет.

Обычно эти диски существуют около 10 миллионов лет, прежде чем рассеяться — недолговечное существование с точки зрения космологии. Однако исследователи из Университета Аризоны сделали поразительное открытие: некоторые астролябии существуют гораздо дольше, чем ожидалось. Их результаты показывают, что вокруг очень маленьких звезд, имеющих массу в одну десятую солнечной или меньше, эти диски сохраняются гораздо дольше, чем считалось ранее.

В исследовании, опубликованном в журнале Astrophysical Letters Journal, группа под руководством Фэн Лонга из Лунной и планетарной лаборатории Университета Аризоны провела подробные наблюдения за протопланетным диском, возраст которого составляет 30 миллионов лет — в три раза старше, чем обычно ожидали ученые. Используя космический телескоп имени Джеймса Уэбба НАСА, они провели первый детальный химический анализ долгоживущего диска, предоставив новые сведения о формировании планет и потенциале обитаемых миров за пределами нашей Солнечной системы.

«В каком-то смысле протопланетные диски дают нам прототип планетных систем, включая представление о том, как выглядела Солнечная система в зачаточном состоянии», — сказал Ланг, первый автор статьи и исследователь Сагана из Лунной и Планетарной лаборатории.

Пока звезда имеет определенную массу, высокоэнергетическое излучение молодой звезды будет выдувать газ и пыль из диска, делая их более недоступными в качестве сырья для строительства планет.

Команда наблюдала звезду, официально известную как WISE J044634.16-262756.1B (более удобно J0446B), расположенную в созвездии Колумба (на латыни «голубь»), примерно в 267 световых годах от Земли. Исследователи обнаружили, что его планетообразующий диск просуществовал примерно в три раза дольше, чем ожидалось.

Хотя мы знаем, что большинство звездных дисков рассеиваются в течение 10–20 миллионов лет, мы обнаружили, что у некоторых типов звезд их диски могут существовать гораздо дольше. Поскольку материал астролябии обеспечивает сырье для планет, время жизни астролябии определяет, сколько времени у системы есть для формирования планет.

Хотя маленькие звезды сохраняют свои диски дольше, химия их дисков существенно не меняется. Химический состав одинаков независимо от возраста, что позволяет предположить, что химический состав не меняется радикально, даже когда астролябия достигает очень глубокого возраста. Эта долгоживущая и стабильная химическая среда может дать планетам вокруг звезд малой массы больше времени для формирования.

Анализируя содержание газа в диске, исследователи исключили возможность того, что диск вокруг J0446B представляет собой так называемый диск обломков, долговечный диск, состоящий из материала второго поколения, образовавшегося в результате столкновений астероидоподобных объектов.

«Мы обнаружили такие газы, как водород и неон, что говорит нам о том, что исходный газ остается в диске вокруг J0446B».

Подтвержденное существование долгоживущих, богатых газом звездных дисков имеет значение для жизни за пределами Солнечной системы, говорят авторы. Особый интерес для исследователей представляет система TRAPPIST-1, которая находится в 40 световых годах от Земли и состоит из красного карлика и семи планет земного размера. Три планеты находятся в «обитаемой зоне», где условия допускают существование жидкой воды, что делает жизнь возможной, по крайней мере, в принципе.

Соавторы говорят, что, поскольку звезды с долгоживущими планетарными дисками имеют такую ​​же массу, что и центральная звезда в системе TRAPPIST-1, наличие долгоживущих планетарных дисков особенно интересно для эволюции планетных систем.

«Чтобы сформировать определенное орбитальное расположение, которое мы видим в TRAPPIST-1, планетам необходимо мигрировать внутри диска, и этот процесс требует присутствия газа», — сказала Илария Паскуччи, профессор планетологии в LPL. «Длительное присутствие газа, которое мы обнаруживаем в этих дисках, может быть причиной уникального устройства TRAPPIST-1».

Долгоживущие диски еще не обнаружены у звезд большой массы, таких как наше Солнце, поскольку звезды в таких системах развиваются быстрее, а планеты формируются за более короткие промежутки времени. Авторы отмечают, что, хотя наша Солнечная система пошла по другому эволюционному пути, долгоживущая астролябия могла бы многое рассказать исследователям о Вселенной, поскольку считается, что количество звезд с малой массой намного превосходит численность звезд, подобных Солнцу.

Лучшее понимание того, как развиваются маломассивные звездные системы, и получение снимков долгоживущих звездных дисков могут помочь проложить путь к заполнению пробелов в космическом альбоме.

Собрано из /scitechdaily