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

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
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]
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]
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.

Сейчас на главной

Новости

Публикации

В детстве вы осознавали мир глубже, чем сегодня: ученые выяснили, куда уходит острота восприятия

В возрасте 5 или 6 лет любое событие окружающего мира вызывает у человека сильный отклик и воспринимается во всех подробностях. Ребенок, который еще не знаком с законами физики и метеорологии,...

Остров Буве: можно пересечь океан и так и не сойти на берег

Экспедицию готовили два года. Двадцать участников, судно с вертолётами, оборудование и бюджет около 750 тысяч долларов. В начале 2018 года команда добралась морем до острова Буве. Оставалось...

На Гавайи завезли непальских фазанов, и они спровоцировали распространение инвазивной банановой маракуйи

В 1962 году на гавайском ранчо Пуу Вааваа выпустили 67 непальских фазанов. Вид планировали разводить в качестве новой дичи для охоты. Однако спустя десятилетия Служба национальных парков США...

Обзор игровой мышки VXE Dragonfly X3 Pro

VXE Dragonfly X3 Pro — беспроводная игровая мышь, в которой производитель сделал акцент на небольшом весе, точности позиционирования и гибкости настроек. Модель получила симметричный...

Почему формат DAT не стал массовым, хотя звучал идеально

В 1987 году Sony представила компактный цифровой формат записи звука на магнитную ленту Digital Audio Tape. Кассета размером примерно вдвое меньше обычной компакт-кассеты (около 73 x 54 x 10,5 мм)...

Мультиметр для автодиагностики FNIRSI TMP-610S: обзор осциллографа, цифрового генератора и тестера сигналов в одном корпусе

В одном корпусе осциллограф, цифровой генератор и тестер сигналов — такое устройство позволяет не только видеть статические значения амплитуды, но и анализировать форму сигналов,...