Планети формуються набагато раніше ніж вважалося

Астрономи отримали несподівані докази того, що планети можуть почати формуватися набагато раніше, ніж вважалося раніше, коли їхні зірки ще перебувають у процесі народження. Використовуючи чіткіші та детальніші зображення, створені за допомогою передових методів, дослідники повторно проаналізували архівні дані радіотелескопа та виявили чіткі ознаки формування планет у матеріалі, що обертається навколо дуже молодих зірок. Ці відкриття пропонують захоплюючі нові підказки про те, коли і як планети на кшталт Землі починають набувати форми.

Планети формуються всередині величезних дисків холодного газу та пилу, які оточують молоді зірки, відомі як протозірки. Ці диски, які називають протопланетними дисками, є місцем, де будівельні блоки планет повільно об'єднуються. Хоча самі планети, що формуються, занадто малі та тьмяні, щоб їх можна було побачити безпосередньо, їхня гравітація може формувати навколишній матеріал у кільця або спіралі. До цього часу вчені не були впевнені, наскільки рано в житті зірки з'являються ці структури, головним чином тому, що так мало дисків знаходяться достатньо близько, щоб їх можна було детально спостерігати.

Команда під керівництвом Аюму Шоші з Університету Кюсю та Інституту астрономії та астрофізики Academia Sinica звернулася до раніше зібраних даних радіотелескопа ALMA. Вони застосували вдосконалені методи обробки зображень для повторного вивчення 78 протопланетних дисків у зіркоутворюючій області Змієносця, приблизно за 460 світлових років від Землі. Завдяки цим удосконаленням більше половини отриманих зображень досягли рівня деталізації, що більш ніж утричі перевищує попередній.

Нові зображення високої роздільної здатності показують кільцеві або спіральні структури в 27 дисках. З них 15 були ідентифіковані вперше в цьому дослідженні. Поєднавши цю нову вибірку з попередньою роботою для іншої зіркоутворюючої області, команда виявила, що характерні підструктури дисків виникають у дисках розміром більше 30 астрономічних одиниць навколо зірок на ранній стадії зіркоутворення, лише через кілька сотень тисяч років після народження зірки.

Це свідчить про те, що планети починають формуватися на набагато ранішій стадії, ніж вважалося раніше, коли диск ще володіє великою кількістю газу та пилу. Іншими словами, планети ростуть разом зі своїми дуже молодими зірками-господарями.

Дослідження було проведено з використанням архівних даних радіотелескопа ALMA, розташованого в пустелі Атакама в Чилі. ALMA є одним з найпотужніших радіотелескопів у світі, здатним спостерігати холодний газ та пил у космосі з неперевершеною точністю. Завдяки новим методам обробки даних астрономи змогли досягти роздільної здатності, яка втричі перевищує попередні можливості.

Зіркоутворююча область Змієносця є одним з найближчих до Землі регіонів активного зіркоутворення. Вона містить сотні молодих зірок різного віку та стадій розвитку, що робить її ідеальною лабораторією для вивчення процесів формування зірок та планет. Відстань у 460 світлових років може здатися величезною, але в астрономічних масштабах це відносно близько, що дозволяє детально спостерігати структури навколо молодих зірок.

Протопланетні диски є ключовими об'єктами для розуміння того, як формуються планетні системи. Ці диски складаються з газу та пилу, які залишилися після формування зірки. Гравітація молодої зірки утримує цей матеріал в обертанні навколо неї, створюючи сплощену дискову структуру. Саме в цих дисках частинки пилу поступово злипаються, утворюючи все більші об'єкти, які зрештою стають планетами.

Виявлення кільцевих та спіральних структур у протопланетних дисках є важливим свідченням процесу формування планет. Ці структури утворюються внаслідок гравітаційного впливу планет, що формуються, на навколишній матеріал. Коли планета росте, її гравітація створює хвилі щільності в диску, які проявляються як кільця або спіралі в розподілі газу та пилу.

Раніше астрономи вважали, що планети починають формуватися лише після того, як зірка повністю сформувалася та стабілізувалася. Однак нові дані показують, що цей процес може розпочатися набагато раніше, коли зірка ще активно акретує матеріал з навколишнього середовища. Це має важливі наслідки для нашого розуміння того, як швидко можуть формуватися планетні системи.

Дослідження також показало, що структури в дисках з'являються переважно навколо зірок, які мають диски розміром більше 30 астрономічних одиниць. Астрономічна одиниця дорівнює відстані від Землі до Сонця, приблизно 150 мільйонів кілометрів. Це означає, що диски повинні бути досить великими, щоб у них могли формуватися планети.

Результати цього дослідження відкривають нові можливості для вивчення ранніх стадій формування планет. Вони показують, що процес утворення планетних систем може бути більш швидким та ефективним, ніж вважалося раніше. Це також означає, що планети можуть формуватися в умовах, коли навколо зірки ще є багато газу та пилу, що може впливати на їхній склад та характеристики.

Дослідження було опубліковано в журналі Publications of the Astronomical Society of Japan. Воно демонструє важливість повторного аналізу архівних даних з використанням нових методів обробки. Часто старі дані містять інформацію, яку неможливо було виявити з використанням технологій того часу, коли вони були зібрані.