Protoplanetary disks seen by ALMA as part of the ARKS project. (Image credit: Sebastian Marino, Sorcha Mac Manamon, ARKS collaboration)
Ученые сделали неожиданные снимки молодых планет. Новые данные меняют представления о формировании систем.
В мире астрономии случился настоящий прорыв: исследователи с помощью комплекса радиотелескопов ALMA впервые получили детальные изображения того, как формируются и взрослеют планеты вокруг молодых звезд. Эти снимки, по сути, показывают «подростковый возраст» экзопланет - период, когда в звездных системах царит хаос, а столкновения и катастрофические события буквально переписывают их будущее. До сих пор ученым удавалось наблюдать только самые ранние этапы рождения планет, когда они еще окутаны плотными газовыми облаками. Однако то, что происходит после - когда газ рассеивается, а на сцену выходят столкновения, миграции и разрушения - оставалось загадкой. Теперь, благодаря проекту ARKS, в рамках которого ALMA изучает 24 диска из пыли и обломков вокруг молодых светил, эта тайна начинает приоткрываться. «Мы словно нашли недостающие страницы в семейном альбоме Солнечной системы», - отмечает один из руководителей проекта Мередит Хьюз. По ее словам, новые данные позволяют иначе взглянуть на происхождение кратеров на Луне, структуру пояса Койпера и даже на то, как росли и менялись планеты в нашей системе. Это не просто красивые снимки - это ключ к пониманию самых бурных и драматичных моментов в истории планет. ALMA, расположенная в пустыне Атакама на севере Чили, использует 66 антенн, чтобы собирать радиоволны от мельчайших частиц пыли и молекул в околозвездных дисках. Эти данные складываются в невероятно подробные карты, на которых видны не только кольца, но и сложные структуры: дуги, асимметрии, широкие гало и даже плотные сгустки вещества. Все это - следы гигантских столкновений и гравитационных перетасовок, которые происходят, когда планеты только начинают «взрослеть». Особое внимание ученых привлекли так называемые диски обломков - это остатки после формирования планет, где доминируют именно столкновения. В отличие от ярких протопланетных дисков, которые легко заметить, эти структуры в тысячи раз тусклее, и только чувствительность ALMA позволила их рассмотреть. Как отмечает Томас Хеннинг, один из участников ARKS, именно в таких дисках можно увидеть, как планеты продолжают расти, сталкиваясь и поглощая друг друга, а также как их орбиты меняются под действием гравитации. В этих наблюдениях особенно поразила разнообразие форм: одни диски напоминают аккуратные кольца, другие - сложные многоярусные пояса, а третьи - хаотичные скопления, где нет ни намека на порядок. Это говорит о том, что процесс взросления планет - не плавный и не предсказуемый, а скорее напоминает бурю, где каждое столкновение может изменить ход истории всей системы. Ученые подчеркивают, что именно в этот период происходят события, подобные тем, что когда-то сформировали Луну - гигантские удары, выбрасывающие вещество в космос, и миграции планет, способные полностью изменить архитектуру системы. Следы этих катастроф до сих пор можно найти в поясе Койпера за орбитой Нептуна, где миллиарды лет назад сталкивались ледяные тела, а планеты-гиганты меняли свои орбиты. С помощью ALMA исследователи впервые получили возможность не только увидеть эти процессы, но и проследить их динамику. Радиоинтерферометрия, которую использует обсерватория, позволяет получать изображения с такой детализацией, которая раньше была недостижима. Это подтверждает: подростковый возраст планетных систем - время потрясений, когда формируются не только планеты, но и их спутники, а также закладываются основы для будущей стабильности или хаоса. Себастьян Марино из Университета Эксетера отмечает, что разнообразие структур в дисках говорит о том, что каждая система уникальна. Нет двух одинаковых путей взросления: где-то формируются многоуровневые пояса, где-то - плотные скопления, а где-то - широкие гало, в которых могут скрываться еще не открытые планеты. Лука Матра из Тринити-колледжа в Дублине добавляет, что эти диски - своеобразные хроники эпохи, когда орбиты планет были нестабильны, а гигантские удары определяли будущее системы. Именно такие события, по его мнению, и сделали нашу Солнечную систему такой, какой мы ее знаем сегодня. Публикация результатов в журнале Astronomy & Astrophysics уже вызвала бурную реакцию в научном сообществе. Многие исследователи считают, что теперь у нас есть шанс не только понять прошлое нашей системы, но и предсказать, как будут развиваться другие планетные семьи во Вселенной. Лично я считаю, что это открытие - не просто очередной шаг вперед, а настоящий вызов привычным представлениям о космосе. Мы привыкли думать о планетах как о чем-то стабильном и вечном, но новые данные показывают: за каждым красивым кольцом или аккуратной орбитой скрывается история борьбы, хаоса и выживания. И, возможно, именно в этом и заключается настоящая красота Вселенной. Ранее мы писали: «Астрономы раскрыли, как молодые экзопланеты теряют свои атмосферы».