У кількох дослідженнях група астрономів пролила нове світло на захопливий і складний процес формування планет. Приголомшливі зображення, зроблені за допомогою Дуже великого телескопа (Very Large Telescope, VLT) Європейської південної обсерваторії (European Southern Observatory, ESO) у Чилі, представляють одне з найбільших досліджень дисків, з яких утворюються планети. Дослідження об’єднує спостереження понад 80 молодих зір, навколо яких можуть формуватися планети, надаючи астрономам величезну кількість даних і унікальне розуміння того, як виникають планети в різних ділянках нашої галактики.
«Це справді зміна в нашій галузі досліджень», — сказав Крістіан Ґінскі (Christian Ginski), викладач Ґолвейського університету в Ірландії, і пеший автор однієї з трьох нових статей, опублікованих в Astronomy & Astrophysics. «Ми перейшли від інтенсивного вивчення окремих зоряних систем до цього величезного огляду цілих районів зореутворення».
Дотепер виявлено понад 5000 планет, що обертаються навколо інших зір, тобто не Сонця, часто в системах, які помітно відрізняються від Сонячної системи. Щоб зрозуміти, де і як виникає ця різноманітність, астрономи мають спостерігати за багатими пилом і газом дисками, які оточують молоді зорі — ці «колиски» формування планет. Їх найкраще знайти у величезних газових хмарах, де, власне, формуються і самі зорі.
Подібно до зрілих планетних систем, нові зображення демонструють надзвичайну різноманітність дисків, що утворюють планети. «Деякі з цих дисків показують величезні спіральні рукави, імовірно, спричинені заплутаним балетом планет, що обертаються», — зауважив Ґінскі. «Інші показують кільця та великі порожнини, вирізані під час формування планет, а інші здаються гладкими та майже сплячими серед усієї цієї суєти», — додав Антоніо Ґаруфі (Antonio Garufi), астроном з астрофізичної обсерваторії Арчетрі Національного інституту астрофізики Італії (Italian National Institute for Astrophysics, INAF), і перший автор однієї з інших статей.
Наукова група вивчила загалом 86 зір у трьох різних ділянках зореутворення нашої галактики: Телець і Хамелеон I, обидві приблизно за 600 світлових років від Землі, та Оріон, багату газом хмару приблизно за 1600 світлових років від нас. Про неї відомо, що це місце народження кількох зір, масивніших, ніж Сонце. Спостереження були виконані великою міжнародною групою науковців, до складу якої входили вчені з понад 10 країн.
Диски, де формуються планети, в хмарі Оріона приблизно за 1600 світлових років від Землі. Разючі зображення дисків зроблені за допомогою спектро-поляриметричного висококонтрастного інструмента для вивчення екзопланет (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch, SPHERE), встановленого на Дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії. Загалом наукова група спостерігала 23 зорі в ділянці Оріона, виявивши навколо 10 з них протопланетні диски. Нерівномірний вигляд деяких дисків у цій ділянці може свідчити про те, що в них вбудовані масивні планети, які можуть спричинити деформацію і зміщення дисків. Зображення тла — це інфрачервоний знімок хмари Оріона, зроблений Інфрачервоним астрономічним супутником (Infrared Astronomical Satellite). Авторські права на зображення: ESO/P.-G. Valegård та ін.; IRAS. Фото з сайту www.eso.org.
Диски, де формуються планети, навколо молодих зір, і їх розташування в багатій газом хмарі Тельця, приблизно за 600 світлових років від Землі. Разючі зображення дисків зроблені за допомогою спектро-поляриметричного висококонтрастного інструмента для вивчення екзопланет (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch, SPHERE), встановленого на Дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії. Загалом наукова група спостерігала 43 зорі в ділянці Тельця, усі вони зображені тут (хоча диски, де утворюються планети, виявлено лише в 39 із цих цілей). Зображення тла — це інфрачервоний знімок хмари Тельця, зроблений Інфрачервоним астрономічним супутником (Infrared Astronomical Satellite). Авторські права на зображення: ESO/A.Garufi та ін.; IRAS. Фото з сайту www.eso.org.
Диски, де формуються планети, навколо молодих зір і їх розташування в багатій газом хмарі Хамелеон I, приблизно за 600 світлових років від Землі. Разючі зображення дисків зроблені за допомогою спектро-поляриметричного висококонтрастного інструмента для вивчення екзопланет (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch, SPHERE), встановленого на Дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії. Загалом наукова група спостерігала 20 зір в ділянці Хамелеон I, виявивши диски у близько 13 з них. Зображення тла — це інфрачервоний знімок хмари Chamaeleon I, зроблений Космічною обсерваторією «Гершель» (Herschel Space Observatory). Авторські права на зображення: ESO/C. Ginski et al.; ESA/Herschel. Фото з сайту www.eso.org.
Наукова група змогла отримати кілька важливих результатів із набору даних. Наприклад, в Оріоні вони виявили, що зорі в групах (від двох і більше) менш імовірно мають великі протопланетні диски. Це значний результат, зважаючи на те, що, на відміну від Сонця, більшість зір у нашій галактиці мають супутників. Окрім цього, неоднорідний вигляд дисків у цій ділянці свідчить про те, що в них вбудовані масивні планети, які можуть спричинити деформацію дисків і їхнє зміщення.
Хоча протопланетні диски можуть простягатися на відстані, які в сотні разів перевищують відстань між Землею та Сонцем, їхнє розташування на відстані кількох сотень світлових років від нас робить їх схожими на крихітні шпильки на нічному небі. Для спостережень дисків наукова група використовувала складний спектро-поляриметричний висококонтрастний інструмент для вивчення екзопланет (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch, SPHERE), встановлений на VLT ESO. Найсучасніша адаптивна оптична система SPHERE коригує турбулентні ефекти земної атмосфери і дає змогу отримувати чіткі зображення дисків. Це означає, що дослідники змогли побудувати зображення дисків навколо зір з масою у половину маси Сонця, які зазвичай занадто слабкі для більшості інших інструментів, наявних нині. Додаткові дані для дослідження було отримано за допомогою інструмента VLT X-shooter, який дав змогу астрономам визначити, якими молодими та масивними є зорі. Водночас, Велика міліметрова/субміліметрова антена Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA), яку Європейська астрономічна обсерваторія використовує на умовах партнерства, допомогла науковцям краще зрозуміти кількість пилу, що оточує деякі зорі.
На цій комбінованій світлині показано протопланетний диск MWC 758, що міститься на відстані приблизно 500 світлових років від нас у ділянці Тельця, як його бачать два різні астрономічні інструменти. Жовтим кольором позначено дані інфрачервоних спостережень, отриманих за допомогою спектро-поляриметричного висококонтрастного інструмента для вивчення екзопланет (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch, SPHERE), встановленого на Дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії. Натомість, блакитні ділянки відповідають даним спостережень, виконаних за допомогою Великої міліметрової/субміліметрової антени Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA), яку Європейська астрономічна обсерваторія використовує на умовах партнерства.
Ці засоби дають змогу астрономам скласти мапу розподілу пил навколо цієї та інших зір різними, різними способами, але які доповнюють один одного. SPHERE вловлює світло від головної зорі, яке було розсіяне пилом навколо неї, натомість ALMA реєструє випромінювання, яке випромінює пил. Ці спостереження разом допомагають астрономам зрозуміти, як планети можуть формуватися в пилових дисках, що оточують молоді зорі. Авторські права на зображення: ESO/A. Garufi et al.; R. Dong et al.; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO). Фото з сайту www.eso.org.
З розвитком технологій наукова група сподівається ще глибше зануритися в суть систем формування планет. Велике 39-метрове дзеркало майбутнього Надзвичайно великого телескопа (Extremely Large Telescope, ELT) ESO, наприклад, уможливить дослідження найглибших ділянок навколо молодих зір, де можуть формуватися тверді планети, схожі на Землю.
Наразі ці разючі зображення надають дослідникам скарбницю даних, які допоможуть розгадати таємниці формування планет. «Майже поетично, що процеси, які знаменують початок шляху до формування планет і, зрештою, життя в Сонячній системі, мають бути такими прекрасними», — підсумував Пер-Ґуннар Валеґард (Per-Gunnar Valegård), докторант Амстердамського університету в Нідерланди, який керував дослідженням газопилової хмари Оріона. Валеґард, який також працює викладачем у Міжнародній школі Гілверсюм у Нідерландах, сподівається, що ці зображення надихнуть його учнів стати вченими в майбутньому.
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
