Парадокс гладкого диска Веги: придем к новой парадигме формирования планетных систем?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

Наблюдения космических телескопов «Хаббл» и «Джеймс Уэбб» за звездой Вега выявили неожиданную особенность её околозвёздного диска: удивительную гладкость. Это открытие ставит под вопрос существующие модели формирования планетных систем и заставляет астрофизиков искать новые объяснения. Классическая картина, предполагающая наличие крупных планет, формирующих характерные структуры в пылевом диске, в случае Веги не работает.

Диск Веги, диаметром в сотни миллиардов километров, представляет собой слоистую структуру. Внутренняя часть, видимая в инфракрасном диапазоне «Уэббом», состоит из частиц размером с песчинки. Внешний ореол, запечатлённый «Хабблом», образован гораздо более мелкими частицами, сравнимыми по размеру с частицами дыма. Такое распределение обусловлено давлением излучения звезды, которое сильнее воздействует на мелкие частицы, выталкивая их на периферию. Этот феномен, сам по себе интересен как демонстрация влияния звездного ветра на эволюцию пылевых дисков, но он не объясняет гладкость самого диска.

Гладкий диск Веги, вольная интерпретация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Отсутствие заметных гравитационных возмущений, свидетельствующих о наличии планет-гигантов, подобных Юпитеру или Сатурну в Солнечной системе, — ключевой момент исследования. В нашей системе планеты-гиганты активно формируют характерные структуры в поясах астероидов и комет, создавая заметные промежутки и концентрации пыли. Наличие единственного, едва различимого, промежутка в диске Веги на расстоянии, примерно, в два раза превышающем орбиту Нептуна, не согласуется с моделью, предполагающей существование крупных планет, влияющих на распределение вещества в масштабах всей системы.

Результаты вычитания PSF для системы Веги. Слева: изображение рассеянного света Веги с использованием α Cyg в качестве шаблона PSF, представленное в мДж/дуга2. Справа: Отношение сигнал/шум при обнаружении диска рассеянного света с использованием карты неопределенности, описанной в разделе 4 и представленной в Приложении. Оба изображения представлены в направлении север вверх, восток влево. В то время как сигнал внутри 10′′.5 (заштрихованная область) неотличим от остатков PSF из-за несоответствия цвета, сигнал от 10′′.5 до 27′′ имеет SNR > 1 на пиксель и соответствует диску, расположенному на поверхности. Яркость поверхности рассеянного света быстро падает между 27′′ (красная пунктирная линия) и 30′′ (желтая пунктирная линия). Цитирование: arXiv:2410.24042 [astro-ph.EP]
Автор: Schuyler G. Wolf et al. Источник: arxiv.org

Сравнение Веги с Фомальгаутом — звездой схожей массы, возраста и температуры, подчеркивает уникальность ситуации. Вокруг Фомальгаута обнаружены три концентрических пылевых пояса, предположительно, сформированные гравитационным воздействием планет, хотя сами планеты пока не обнаружены. Это контрастирует с удивительной однородностью диска Веги и задаёт важный вопрос: почему при схожих начальных условиях формирование планетных систем протекает так по-разному?

На снимке 15,5 мкм сохраняются небольшие артефакты от коронографа, а на снимке 23 мкм центральная область удалена коронографами; на снимке 25,5 мкм ядро отсутствует из-за насыщенности. Миллиметровая эмиссия диска, обнаруженная ALMA (Matr`a et al. 2020), наложена в виде контуров на изображение 25,5 мкм для сравнения. Верхняя панель представляет собой увеличенное изображение диска на длине волны 25,5 мкм с основными элементами диска, обозначенными для справки, поскольку они обсуждаются далее в данной работе (см. оригинал исследования): (1) гало, видимое на 25,5 мкм до радиуса ∼33′′ (∼250 au); (2) внешний диск (аналог пояса Койпера), простирающийся от ∼10′′ до 22′′ (∼78 до ∼170 au) и доминирующий на изображении ALMA при 1. 34 мм; (3) внутренний диск, простирающийся от внутреннего края внешнего диска до самого близкого расстояния от звезды; и (4) провал в яркости поверхности внутреннего диска от ∼5′′ до 10′′ (∼40-78 au). Цитирование: arXiv:2410.23636 [astro-ph.EP]
Автор: Kate Su et al. Источник: arxiv.org

Возможные объяснения этого различия простираются от нюансов начального распределения вещества в протопланетном диске до влияния пока не учтённых факторов звездного ветра и магнитных полей. Не исключено, что в системе Веги планеты существуют, но имеют небольшие массы и/или находятся на очень близких к звезде орбитах, где их трудно обнаружить современными методами.

Открытие гладкого диска Веги — это не просто очередное добавление в каталог околозвёздных структур. Это серьёзный вызов существующим моделям образования планетных систем. Более детальное изучение Веги с помощью «Хаббла» и «Уэбба», а также новых поколений телескопов, несомненно, принесёт новые данные, которые помогут понять этот феномен и, возможно, изменят наше представление о процессах формирования планет вокруг других звёзд. В этом смысле, загадка гладкого диска Веги — это отправная точка к новой парадигме в астрофизике.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Идеальный эспрессо просчитали математически: физики вывели точное уравнение проницаемости кофейной таблетки

Каждое утро миллионы людей запускают сложный физический эксперимент. В небольшой металлической корзине — портафильтре (или, по-простому, рожке) — спрессовывается мелко...

Обзор зарядного устройства GP B423 – как распределяется мощность между слотами

Зарядные устройства для аккумуляторов формата AA и AAA обычно не вызывают особого интереса, пока не начинаешь смотреть, как они реально работают. GP B423 относится к базовому сегменту, но при...

Бозон Хиггса отвечает только за 2% массы видимой Вселенной. Откуда берется остальная?

В современной науке большой разрыв между тем, что мы знаем о мире из экспериментов, и тем, что мы можем доказать математически. Один из самых ярких примеров этого разрыва касается вопроса о том,...

История Wi‑Fi: От алгоритмов радиоастрономии до гигабитных стандартов

Wi‑Fi, который сегодня используется во всём мире, возник благодаря научным исследованиям передачи слабых радиосигналов через шумные и искажённые среды. В конце 1970-х годов инженеры австралийского...

Обзор зарядного устройства VOLTME Revo 140: 140 ватт без компромиссов

Рынок GaN-зарядок сейчас переполнен: каждый второй бренд обещает «революционную» компактность и рекордную мощность, и разобраться, кто из них реально делает качественный продукт, всё сложнее....