Астрономы из 11 европейских стран проанализировали новые наблюдения за протопланетными дисками вокруг молодых звёзд, проведённые при помощи инфракрасного инструмента MIRI телескопа им. Джеймса Уэбба. Их основной целью были внутренние области таких дисков, где, как ожидается, формируются каменистые планеты.
Полученные учёными результаты, представленные в трёх научных статьях, демонстрируют богатое разнообразие условий в таких планетарных колыбелях.
Диск без воды, но с двумя типами CO2
Первая команда исследовала протопланетный диск вокруг звезды GW Lup. В нём астрономов удивило очень малое количество молекул воды по сравнению с двуокисью углерода. Одним из вероятных объяснений, по их мнению, является наличие «пустой» области, совершенно лишённой газа, в определённом радиусе вокруг звезды – достаточно широкой, чтобы за её пределами вода замерзала.
Помимо этого, учёные впервые обнаружили в протопланетном диске редкое соединение 13CO2, содержащее немного более тяжёлый изотоп углерода. В отличие от «обычного» CO2, его излучение может пробиться к нам сквозь множество слоёв пыли и газа, что позволяет точнее определить состав диска.
Органическая химия вокруг маломассивной звезды
Предметом второй работы является протопланетный диск вокруг звезды J160532. В дополнение к простым углеродсодержащим молекулам – таким, как CO и CO2 – в его спектре учёные обнаружили целый ряд органических соединений.
Ярче всего в данных выделяется разогретый до около 230°С ацетилен. Помимо него, в диске были впервые обнаружены диацетилен, бензол, и, вероятно, метан. Вода, наоборот, почти отсутствует – скорее всего, она «скрывается» в составе уже сформировавшихся небольших твёрдых объектов на окраине диска.
Извержения молодых звёзд дают жизнь планетам
Протопланетные диски состоят не только из газа, но и из твёрдого вещества – однако бо́льшую его часть составляют микроскопические частицы. Под действием температуры они могут соединяться в кристаллические структуры, которые затем становятся частью каменистых частиц, образующих планеты. На примере диска вокруг звезды EX Lup группа учёных показала, как именно это происходит.
Эта звезда периодически «извергается», придавая веществу в диске достаточно энергии, чтобы сформировать кристаллы. После последнего такого выброса, произошедшего в 2008 году, кристаллы пропали из вида астрономов – однако при помощи «Уэбба» их удалось обнаружить вновь. Судя по всему, они удаляются от звезды, и скоро будут достаточно далеко, чтобы обзавестись ледяной «мантией». Это увеличит их площадь и позволит им легче «слипаться» друг с другом при столкновении – а это первый шаг на пути к формированию новой планеты.