Обнаружено облако газа, не вписывающееся в теории формирования планет

Астрономы обнаружили объект, который не вписывается в современные теории формирования планет. Речь идёт об околозвёздном диске, который всё ещё содержит огромные массы газа, хотя последний давно должен был рассеяться.

Открытие описано в двух научных статьях, опубликованных в изданиях Astrophysical Journal и Astrophysical Journal Letters.

Астрономы обнаружили вокруг звезды 49 Кита массивное облако газа, и это открытие поставило в тупик всё экспертное сообщество. Иллюстрация NAOJ.

Согласно современным теориям, звезда и её планеты возникают из одного облака вещества, называемого протопланетным диском. Светило при этом рождается раньше. Диск, оставшийся после формирования звезды, содержит газ и пыль. Постепенно часть газа входит в состав планет и ледяных тел, а всё остальное рассеивается в пространстве под давлением света местного солнца. Остаётся облако пыли и небольших каменных глыб, почти лишённое газа. Это так называемый остаточный диск.

Эти теории подкреплены огромным количеством наблюдений. Астрономам известно множество протопланетных дисков в разных стадиях развития, новорождённые экзопланеты и немало остаточных дисков. Однако на сей раз учёные обнаружили в космосе нечто, не укладывающееся в существующие модели.

Составное изображение диска по данным ALMA. Красным показано излучение пыли, зелёным – угарного газа, синим – атомарного углерода. Иллюстрация ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Higuchi et al.

Речь идёт об окрестностях звезды 49 Кита, расположенной примерно в 190 световых годах от Земли. Это молодое светило: ему всего 40 миллионов лет (для сравнения: Солнцу около пяти миллиардов). Но, согласно общепринятым теориям, газ протопланетного диска за это время должен был уже рассеяться (отметим, что планет у этой звезды пока не обнаружено). Однако последние наблюдения показали, что это не так.

“Благодаря более чем 100 часам наблюдений на телескопе ASTE мы обнаружили в остаточном диске вокруг 49 Кита газ из атомарного углерода “, – рассказывает первый автор обеих статей Ая Хигути (Aya Higuchi) из Национальной астрономической обсерватории Японии.

Заинтересовавшись, исследователи использовали более мощный радиотелескоп ALMA. И тут их ожидал настоящий сюрприз. Углеродного газа вокруг светила оказалось в 10 раз больше, чем можно было заключить, исходя из данных ASTE.

Астрономы различили даже излучение углерода-13. Как отмечают авторы, ранее “свечение” этого редкого изотопа на частоте 492 гигагерца никогда не обнаруживалось не только в остаточных дисках, но и где бы то ни было в межзвёздной среде.

“Количество ¹³C [в природе] составляет всего 1% от [количества] ¹²C, поэтому обнаружение ¹³C в остаточном диске стало совершенной неожиданностью, – признаётся Хигути. – Это явное свидетельство того, что 49 Кита окружена удивительно большим количеством газа”.

Излучение диска вокруг 49 Кита по данным ALMA, разделённое по компонентам. Перевод “Вести.Наука”. Иллюстрация ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Higuchi et al.

Исследователи также наблюдали излучение пыли и угарного газа (СО). Поясним, что это самая распространённая молекула в окрестностях молодых звёзд после водорода (H₂). Проанализировав полученные данные, учёные пришли к выводу, что по протяжённости облако атомарного углерода сравнимо с диском пыли и угарного газа.

Количество газа в остаточном диске вокруг 49 Кита сравнимо с таковым в протопланетных дисках, в которых всё ещё идёт активное формирование планет. Учёные пока не готовы объяснить этот факт.

Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.