ALMA наблюдает за пыльным местом формирования планеты

Составные изображения PDS 70 в псевдоцвете. На левой панели показаны предыдущие наблюдения ALMA с расстояния 0,87 мм, а на правой - новые наблюдения ALMA с расстояния 3 мм. Составное изображение объединяет миллиметровые и субмиллиметровые сплошные изображения, полученные с помощью ALMA (красный), инфракрасное сплошное изображение, полученное с обсерватории У. М. Кека (зеленый), и оптическое изображение линии выброса водорода, полученное с помощью VLT (синий). На снимках видно, что пылевые выбросы, наблюдаемые с помощью ALMA, образуют кольцеобразную структуру за пределами планет, обнаруженных Кеком и VLT. На длине волны 3 мм видно, что пылевые выбросы заметно сконцентрированы в северо-западном направлении (вверху справа от изображения). Автор: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), обсерватория У. М. Кека, VLT (ESO), К. Дои (MPIA)

У объекта есть две известные планеты, и новые наблюдения ALMA выявили локальное скопление пылевых частиц за пределами планетарных орбит. Это открытие позволяет предположить, что уже сформировавшиеся планеты накапливают материал для планеты и способствуют потенциальному образованию следующей планеты. Эта работа способствует раскрытию процесса формирования планетных систем, состоящих из множества планет, подобных Солнечной системе.

Статья под названием "Асимметричное скопление пыли в диске PDS 70, обнаруженное с помощью наблюдений в диапазоне ALMA 3", была принята к публикации в Astrophysical Journal Letters. Он доступен на сервере препринтов arXiv.

На сегодняшний день идентифицировано более 5000 планет как внутри Солнечной системы, так и за ее пределами. В некоторых случаях они образуют планетные системы, состоящие из нескольких планет. Считается, что эти планеты образуются из пылинок микронного размера в протопланетных дисках, окружающих молодые звезды. Однако остается неизвестным, как эти пылинки накапливаются локально и приводят к образованию планетных систем.

PDS 70 – единственный известный небесный объект с уже сформировавшимися планетами в протопланетном диске, что подтверждается оптическими и инфракрасными наблюдениями. Изучение распределения пылевых частиц в этом объекте позволит понять, как уже сформировавшиеся планеты взаимодействуют с окружающим протопланетным диском и потенциально влияют на последующее формирование планет.

Предыдущие наблюдения с помощью ALMA на расстоянии 0,87 мм показали кольцеобразные выбросы пылевых частиц за пределами планетарных орбит. Однако источник выбросов может быть оптически плотным (непрозрачным, с частицами пыли на ближней стороне, скрывающими те, что находятся за ними), и наблюдаемое распределение выбросов может неточно отражать распределение частиц пыли.

Исследователи под руководством Киеаки Дои выполнили наблюдения протопланетного диска в районе PDS 70 с высоким разрешением на длине волны 3 мм с помощью ALMA. Наблюдения на расстоянии 3 мм оптически более тонкие (более прозрачные), что обеспечивает более надежное распределение частиц пыли.

Новые наблюдения на расстоянии 3 мм показали иное распределение по сравнению с предыдущими наблюдениями на расстоянии 0,87 мм и показали, что выброс пыли сосредоточен в определенном направлении внутри пылевого кольца за пределами планет. Это говорит о том, что частицы пыли, из которых состоят планеты, скапливаются в узкой области и образуют локализованные скопления.

Скопления пыли за пределами планет свидетельствуют о том, что уже сформировавшиеся планеты взаимодействуют с окружающим диском, концентрируя частицы пыли в узкой области на внешнем краю своих орбит. Считается, что из этих слипшихся пылинок вырастает новая планета.

Образование планетных систем, подобных Солнечной, можно объяснить последовательным формированием планет изнутри наружу путем повторения этого процесса. Эта работа, основанная на наблюдениях, показала, как уже сформировавшиеся планеты взаимодействуют со своим окружением и запускают формирование следующей планеты, способствуя нашему пониманию формирования планетной системы.

Киеаки Дои, возглавлявший эту работу, говорит: "Небесный объект состоит из множества компонентов, каждый из которых излучает излучение на разных длинах волн. Таким образом, наблюдение за одним и тем же объектом на нескольких длинах волн дает уникальную возможность увидеть цель.

"В PDS 70 планеты были обнаружены в оптическом и инфракрасном диапазонах длин волн, в то время как протопланетный диск наблюдался в миллиметровом диапазоне длин волн. Эта работа показывает, что диск имеет различную морфологию даже в диапазоне длин волн, наблюдаемых ALMA.

"Это подчеркивает важность наблюдений на различных длинах волн, включая многоволновые наблюдения с помощью ALMA. Наблюдение нескольких компонентов объекта при различных настройках наблюдения с помощью разных телескопов необходимо для всестороннего понимания всей системы".

Больше информации: Киеаки Дои и др., Асимметричное скопление пыли в диске PDS 70, обнаруженное с помощью наблюдений ALMA в диапазоне 3, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2408.09216