Ледяной предел при формировании планет и комет
Впервые получены изображения далекой снеговой границы в молодой планетной системе. Расположенный в диске, вокруг похожей на Солнце звезды TW Гидры, он может рассказать нам много нового о формировании планет и комет, о факторах, определяющих их структуру, а также и об истории Солнечной системы.
Астрономы, использующие Большой миллиметровый-субмиллиметровый Массив Атакама (ALMA) сделали первое в истории изображение снеговой границы в молодой планетной системе. На Земле такая граница образуется на больших высотах, где постоянная низкая температура превращает атмосферную влагу в снег. Его хорошо видно на горе, как линию раздела между заснеженной вершиной и голой поверхностью скалы.
Снежные границы вокруг молодых звезд
Они образуются в космосе на дальних холодных, богатых пылью дисках, из которых образуются планетные системы. Когда материал диска двигаться от звезды в космос, первой замерзает вода (Н2О), образуя первый кордон снега.
Фотография ALMA -снеговая линия монооксида углерода
Еще дальше от звезды, по мере падения температуры, могут замерзнуть и превратиться в снег более экзотические молекулы: углекислый газ (CO2), метан (CH4), окись углерода (СО). Этот разнообразный снег облепляет частицы космической пыли, играет важную роль, помогая слипшиеся частицам преодолеть свою обычную тенденцию к разрушению от взаимного столкновениях позволяет стать окончательным строительными блоками планет и комет.
Снег также увеличивает количество имеющегося материала в твердом состоянии и может значительно ускорить процесс формирования планет.
Каждая из этих различных снежных границ: воды, двуокиси углерода, метана и монооксида углерода — может быть связан с образованием отдельных видов планет.
В планетной системы вокруг похожей на Солнце звезды, линия водяного снега будет соответствовать расстоянию между орбитами Марса и Юпитера, а граница снега с монооксида углерода отвечает орбите Нептуна.
Снеговая линия, найденная ALMA, дает первое представление о снежной границе из моноокисида углерода вокруг TW Гидры — молодой звезды, находящийся в 175 световых годах от Земли. Астрономы считают, что эта многообещающая планетная система имеет много черт, похожих на характеристики нашей Солнечной системы, когда той было всего несколько миллионов лет.
Наблюдения телескопа ALMA
«ALMA дал нам первую реальную картину снеговой линии вокруг молодой звезды и рассказывает нам о самых ранних периодах в истории Солнечной системы», — сказал Чуньхуа Ци, один из двух ведущих авторов статьи. «Теперь мы можем видеть ранее скрытые подробности о замерзших внешних границах другой планетной системы, похожей на нашу».
Но наличие снеговой линии из монооксида углерода может иметь более серьезное значение, чем просто формирование планет. Лед из угарного газа необходим для образования метанола, который является строительным блоком для более сложных органических молекул, которые необходимы для жизни. Если кометы переправят эти молекулы к вновь рожденным планетам, подобным Земле, там будут составляющие, необходимые для возникновения жизни.
Снеговая линия звезды TW Гидры по сравнению с Солнечной системой
До сих пор такие линии снега никогда не были отождествлены непосредственно, потому что они всегда образуются в относительно узкой центральной плоскости протопланетного диска, поэтому их точное расположение и размеры не могут быть определены. Вне узкой области, где снежные границы существуют, излучение звезды предотвращает образование льда.
Сконцентрированы пыль и газ в центральной плоскости необходимы для того, чтобы защитить территорию от излучения до таких пределов, пока монооксид углерода и другие газы не смогут достаточно остыть и замерзнуть.
Особенности проведенного наблюдения
Данной группе астрономов удалось заглянуть внутрь этого диска, где снег образовавшийся посредством сложного механизма. Вместо того чтобы искать снег, который нельзя было непосредственно наблюдать, они искали молекулы известны как диазенил (N2H+), который ярко сияет в миллиметровой части спектра, а потому идеальной мишенью для телескопов, похожих на ALMA. Эта хрупкая молекула легко разрушается в присутствии угарного газа, таким образом появляется в заметных количествах только в тех областях, в которых достаточно монооксида углерода с образованием замерзшего снега. В сущности говоря, она ключ для поиска снеговой линии с монооксидом углерода.
Уникальная чувствительность ALMA и его разрешение позволили астрономам проследить наличие и распределение диазенила и увидеть четко определенные границы на расстоянии около 30 астрономических единиц от звезды (что в 30 раз больше расстояния между Землей и Солнцем).
Телескоп дает негативное изображение снега с угарного газа в диске вокруг TW Гидры, которое можно использовать, чтобы увидеть границу снега из монооксида углерода именно там, где теория его и предполагает, а именно — на внутреннем крае кольца диазенила.
«Для этих наблюдений мы использовали только 26 антенн ALMA из 66 возможных в полностью завершенном массиве. Признаки снежных линий вокруг других звезд уже появляются и в других наблюдениях с ALMA. Мы убеждены, что будущие наблюдения с полным массивом антенн обеспечат дальнейшие захватывающие продвижения в исследованиях формирования и эволюции планет. Надо просто подождать и посмотреть», — заключает Мишель Хогерхейд из Лейденской обсерватории, Нидерланды.
