У фільмі «Контакт» («Contact») 1997 року, адаптованому за романом Карла Саґана 1985 року, головна героїня, вчена Еллі Ерровей (у виконанні актриси Джоді Фостер), вирушає в червоточину, побудовану космічними прибульцями, до зорі Веги. Вона з’являється в сніговій бурі з уламків, що оточують зірку, але явних планет не видно.
Схоже, творці фільму все зробили правильно.
Група астрономів з Аризонського університету в Тусоні за допомогою космічних телескопів NASA Hubble («Габбл») і James Webb («Джеймс Вебб») докладно вивчила протопланетний диск діаметром майже 160 мільярдів кілометрів, що оточує Вегу. «Телескопи Hubble і Webb дають змогу отримати дуже чітке зображення Веги. Це таємнича система, бо вона не схожа на інші навколозоряні диски, які ми розглядали», — сказав Андраш Ґаспар (Andras Gáspár) з Аризонського університету, член дослідницької групи. «Диск Веги гладкий, неймовірно гладкий».
Великим сюрпризом для дослідницької групи стало те, що немає очевидних доказів наявності однієї або кількох великих планет, які прориваються крізь диск, наче трактори для очищення снігу. «Це змушує нас переглянути діапазон і різноманітність систем екзопланет», — сказала Кейт Су (Kate Su) з Аризонського університету, перший автор статті, в якій представлені висновки дослідження за даними від «Джеймса Вебба».
«Вебб» бачить інфрачервоне світіння від диска частинок розміром з пісок, що обертаються навколо шипучої синьо-білої зорі, яка в 40 разів яскравіша, ніж Сонце. «Габбл» фіксує зовнішнє гало цього диска з частинками не більшими за консистенцію диму, що відбиває світло зір.
Розподіл пилу в протопланетному диску Веги є шаруватим, оскільки тиск зоряного світла виштовхує менші частинки швидше, ніж більші. «Різна фізика визначає частинки різного розміру в різних місцях», — сказав Шуйлер Вольф (Schuyler Wolff) з наукової групи Аризонського університету, перший автор статті, що представляє висновки дослідження за даними від «Габбла». «Той факт, що ми бачимо відсортовані за розмірами частинки пилу, може допомогти нам зрозуміти основну динаміку в навколозоряних дисках».
Диск Веги дійсно має невеликий проміжок, що лежить на відстані близько 60 астрономічних одиниць (а. о.) від зорі (вдвічі більше, ніж Нептун від Сонця), але він має дуже плавний вигляд до того, як загубиться у сяйві зірки. Це показує, що немає планет, принаймні до маси Нептуна, які обертаються по великих орбітах, як у Сонячній системі, кажуть дослідники.
Космічний телескоп Джеймса Вебба розпізнає світіння теплого пилу в гало диска на відстані майже 37 мільярдів км. Зовнішній диск (аналог пояса Койпера Сонячної системи) простягається від понад 11 до 24 мільярдів км. Внутрішній диск простягається від внутрішнього краю зовнішнього диска до зорі. Існує помітне зниження яскравості поверхні внутрішнього диска приблизно з 5,9 до 11,5 мільярдів км. Чорна пляма в центрі пов’язана з відсутністю даних про значення випромінювання. Авторські права на зображення: NASA, ESA, CSA, STScI, K. Su (К. Су) та A. Gáspár (А. Ґаспар) з Аризонського університету. Фото з сайту https://astronomynow.com.
«Ми бачимо докладно, яка різноманітність існує серед навколозоряних дисків і як це різноманіття пов’язане з основними планетними системами. Ми дізнаємось багато про планетні системи — навіть коли ми не можемо побачити того, що може бути прихованими планетами», — додала Су. «У процесі формування планет ще багато невідомих, і я думаю, що ці нові спостереження Веги допоможуть обмежити моделі формування планет».
Різноманітність дисків
Новоутворені зорі накопичують речовину в диску пилу та газу, який є сплющеним залишком хмари, з якої вони утворюються. У середині 1990-х «Габбл» знайшов диски навколо багатьох молодих зірок. Диски, ймовірно, є місцями формування, міграції та іноді руйнування планет. Повністю зрілі зорі, такі як Вега, мають пилові диски, збагачені через постійні зіткнення астероїдів, що обертаються навколо зорі, та уламки комет, які випаровуються. Це первісні тіла, які можуть дожити до нинішнього віку Веги 450 мільйонів років (Сонце приблизно вдесятеро старше Веги). Пил у Сонячній системі (його видно як зодіакальне світло) також поповнюють малі тіла, які викидають пил зі швидкістю приблизно 10 тонн на секунду. Такий пил розштовхують планети. Це забезпечує стратегію виявлення планет навколо інших зір, не бачачи їх прямо — просто спостерігаючи за тим, як вони впливають на пил.
«Вега залишається незвичною», — сказав Вольф. «Архітектура системи Веги помітно відрізняється від нашої планетної системи, де планети-гіганти, такі як Юпітер і Сатурн, утримують пил від поширення так, як це відбувається з Вегою».
Для порівняння, поруч є зоря Фомальгаут, яка лежить приблизно на тій же відстані, має вік та температуру, що й Вега. Однак навколозоряна архітектура Фомальгаут значно відрізняється від архітектури Веги. Фомальгаут має три вкладені пояси пилу.
Науковці вважають планети тілами-«пастухами» навколо Фомальгаута, які гравітаційно скупчують пил у кільця, хоча жодна планета ще не ідентифікована. «Зважаючи на фізичну подібність між зорями Вега та Фомальгаут, чому Фомальгаут, здається, змогла утворити планети, а Вега — ні?», — сказав учасник наукової групи Джордж Ріке (George Rieke) з Аризонського університету. «В чому різниця? Навколишнє зоряне середовище чи сама зоря створили цю різницю? Дивно те, що в обох випадках працює одна і та ж фізика», — додав Вольф.
Перша підказка щодо можливого існування планет
Вега, розташована в літньому сузір’ї Ліри, — одна з найяскравіших зір північного неба. Вега є легендарною, бо вона спонукала запропонувати перші докази існування речовини, що обертається навколо зорі — ймовірно, матеріалу для створення планет — як потенційних місць для життя. Вперше цю гіпотезу висунув Іммануїл Кант у 1775 році. Проте знадобилося понад 200 років, перш ніж у 1984 р. було отримано перші дані спостережень. Дивовижний надлишок інфрачервоного світла від теплого пилу виявили за допомогою Інфрачервоного астрономічного супутника (Infrared Astronomy Satellite, IRAS) NASA. Ці дані пов’язали з імовірною оболонкою або пиловим диском, що вдвічі перевищує радіус орбіти Плутона.
У 2005 р. інфрачервоний космічний телескоп NASA Spitzer («Спітцер») виявив кільце пилу навколо Веги. Це було додатково підтверджено спостереженнями за допомогою субміліметрових телескопів, зокрема Субміліметрова обсерваторія Каліфорнійського технологічного інституту на Мауна-Кеа (Гаваї), Велика міліметрова/субміліметрова антена Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA) у Чилі та космічний телескоп «Гершель» Європейського космічного агентства, але жоден із цих телескопів не зміг побачити багато деталей. «Спостереження “Хаббла” та “Вебба” разом надають набагато більше деталей, які говорять нам щось абсолютно нове про систему Веги, про що ніхто раніше не знав», — сказав Ріке.
Дві статті наукової групи з Аризони будуть опубліковані в The Astrophysical Journal.
За інф. з сайту https://astronomynow.com підготував Іван Крячко
