Открытие диска меняет взгляды на формирование звезд и планет

Сочетание теоретических моделей и эмпирических данных открывает новые перспективы для понимания сложных взаимодействий между молодыми звездами и их окружением. Автор: University of Barcelona

Исследование, проведенное под руководством Паоло Падоана, профессора-исследователя ICREA в Институте космических наук Барселонского университета (ICCUB), бросает вызов пониманию формирования планетарных дисков вокруг молодых звезд.

В статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, показано, что окружающая среда играет решающую роль в определении размера и продолжительности жизни этих планетарных дисков, которые являются местами формирования планет.

Когда формируется звезда, она окружена вращающимся диском газа и пыли. Со временем этот материал в конечном итоге формирует планеты. Традиционно ученые считали, что как только диск формируется, он просто теряет слишком много со временем, поскольку он питает звезду и растущие планеты.

Однако исследование профессора Падоана представляет новую перспективу, которая показывает, что молодые звезды на самом деле получают слишком много от своего окружения через процесс, известный как аккреция Бонди-Хойла. Этот процесс помогает повторно аккрецировать диск, делая его больше и прочнее, чем считалось ранее.

«Звезды рождаются группами или скоплениями внутри больших газовых облаков и могут оставаться в этой среде в течение нескольких миллионов лет после своего рождения», — говорит Падоан, первый автор исследования, в настоящее время находящийся в отпуске в Дартмутском колледже (США).

«После того, как звезда сформировалась, ее гравитация может захватить больше материала из родительского газового облака, чего недостаточно для существенного изменения массы звезды, но достаточно для реструктуризации ее диска.

«Чтобы понять, какая масса может притянуть звезду с помощью этой аккреции Бонди-Хойла, а также вращение и размер диска, вызванного новым материалом, необходимо смоделировать и понять некоторые фундаментальные свойства хаотического движения межзвездного газа, известные как турбулентность».

Исследование показывает, что аккреция Бонди-Хойла может обеспечить не только массу, но и угловой момент, необходимый для объяснения наблюдаемых размеров протопланетных дисков. Это пересмотренное понимание формирования и эволюции диска устраняет давние наблюдательные расхождения и заставляет внести существенные изменения в текущие модели формирования диска и планет.

«Сравнение наблюдаемых данных, полученных в результате моделирования, с реальными наблюдениями имеет решающее значение для проверки правильности моделирования», — говорит исследователь и член группы ICUCB Вели-Матти Пелконен.

«Однако моделирование позволяет нам выйти за рамки наблюдаемых величин и изучить основные структуры плотности, скорости и магнитного поля, а также проследить их во времени. В этом исследовании, используя данные моделирования, мы смогли показать, что аккреция Бонди-Хойла играет важную роль в поздней стадии звездообразования, увеличивая продолжительность жизни и запас массы протопланетных дисков».

«С ростом вычислительной мощности суперкомпьютеров мы сможем моделировать еще более сложные физические процессы, еще больше повышая точность моделирования», — продолжает Пелконен.

«В сочетании с новыми и мощными телескопами (такими как космический телескоп Джеймса Уэбба и ALMA, проводящими беспрецедентные наблюдения за недавно образовавшимися звездами) эти достижения продолжат расширять наши знания о звездообразовании».

Последствия этого исследования выходят за рамки формирования звезд и планет. Понимание роли окружающей среды в формировании диска также может пролить свет на условия, необходимые для формирования пригодных для жизни планет. Это может иметь глубокие последствия для поиска жизни за пределами нашей солнечной системы.

Больше информации: Paolo Padoan et al, The formation of protoplanetary disks through pre-main-sequence Bondi–Hoyle accretion, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02529-3

Источник: University of Barcelona