Міжнародна група дослідників уперше точно визначила момент, коли почали формуватися планети навколо зорі за межами Сонячної системи. За допомогою телескопа ALMA, який на умовах партнерства використовує Європейська південна обсерваторія (European Southern Observatory, ESO), та космічний телескоп Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope), вони спостерігали утворення перших частинок матеріалу, що формує планети — гарячих мінералів, які тільки починають тверднути. Це відкриття є першим випадком, коли планетну систему було виявлено на такій ранній стадії її формування, і відкриває вікно в минуле нашої Сонячної системи.
«Вперше ми визначили найдавніший момент, коли починається формування планет навколо зорі, яка відрізняється від Сонця», — сказала Мелісса МакКлюр (Melissa McClure), професор Лейденського університету в Нідерландах та головний автор нового дослідження. Його результати оприлюднено в Nature.
Співавтор дослідження Мерел ван’т Гофф (Merel van‘t Hoff), професор Університету Пердью, США, порівнює їхні висновки із «зображенням молодої Сонячної системи» і каже, що «ми бачимо систему, яка має такий вигляд, як наша планетна система, коли вона тільки починала формуватися».
Це ілюстрація того, як гарячий газ конденсується у тверді мінерали навколо новонародженої зорі HOPS-315. Зображення ліворуч було зроблено за допомогою Великої міліметрової/субміліметрової антени Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA), яку на умовах партнерства використовує Європейська південна обсерваторія. Дві вставки показують уявлення художника про молекули монооксиду кремнію, що конденсуються у тверді силікати. Авторські права на зображення: ESO/L. Calçada/ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/M. McClure et al. Фото з сайту www.eso.org.
Ця новонароджена планетна система формується навколо HOPS-315, «прото» або молодої зорі, яка міститься приблизно за 1300 світлових років від нас і є аналогом молодого Сонця. Навколо таких молодих зір астрономи часто бачать диски газу та пилу, відомі як «протопланетні диски». Такі диски є місцями народження нових планет. Хоча астрономи раніше бачили молоді диски, які містять новонароджені, масивні, юпітероподібні планети, МакКлюр каже: «ми завжди знали, що перші тверді частини планет, або «планетезималі», мають формуватися раніше в часі, на ранніх стадіях».
На цій мапі показано розташування зорі, що народжується, HOPS-315 у сузір'ї Оріона. На мапі наведено більшість зір, видимих неозброєним оком за хороших умов. Місце положення самої зорі позначено червоним колом. Авторські права на зображення: ESO, IAU та Sky & Telescope. Фото з сайту www.eso.org.
У Сонячній системі перший твердий матеріал, що конденсувався поблизу нинішнього розташування Землі навколо Сонця, міститься в пастці всередині стародавніх метеоритів. Астрономи визначають вік цих первісних порід, щоб визначити, коли почався відлік часу формування нашої планетної системи. Такі метеорити переповнені кристалічними мінералами, що містять монооксид кремнію (SiO2) і можуть конденсуватися за надзвичайно високих температур, присутніх у молодих протопланетних дисках. З часом ці щойно конденсовані тверді речовини зв’язуються разом, утворюючи зерна для формування планет, оскільки вони набувають як розміру, так і маси. Перші планетезималі розміром у кілометр в Сонячній системі, які виросли та стали планетами, такими як Земля чи ядро Юпітера, утворилися одразу після конденсації цих кристалічних мінералів.
Завдяки новому відкриттю астрономи знайшли докази того, що ці гарячі мінерали починають конденсуватися в диску навколо HOPS-315. Результати дослідження показують, що SiO2 присутній навколо новонародженої зорі в газоподібному стані, а також у цих кристалічних мінералах, що свідчить — вона тільки починає тверднути. «Цей процес ніколи раніше не спостерігали в протопланетному диску чи деінде за межами Сонячної системи», — сказав співавтор дослідження Едвін Берґін (Edwin Bergin), професор Мічиганського університету, США.
На зображенні показано струмені монооксиду кремнію (SiO2), що відриваються від молодої зорі HOPS-315. Зображення отримано за допомогою Великої міліметрової/субміліметрової антени Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA), яку на умовах партнерства використовує Європейська південна обсерваторія. Синій струмінь рухається до нас, а червоний – віддаляється. Спостереження, виконані за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба, показують ознаки SiO2, що рухається зі швидкістю близько 10 км/с. Струмені SiO2, які видно на цьому зображенні від ALMA, рухаються приблизно вдесятеро швидше. Це означає, що повільний струмінь SiO2 має міститись у невеликій ділянці навколо зорі, приблизно розміром з пояс астероїдів навколо Сонця. Що занадто мало, щоб його можна було побачити на цьому зображенні. Крім того, вміст газоподібного SiO2, виміряний у струмені, який спостерігали за допомогою ALMA, нижчий, ніж очікувалося. Оскільки склад струменя має бути схожим на склад диска, з якого виходить струмінь, це означає, що частина газоподібного SiO2 в диску конденсується у тверду речовину. Авторські права на зображення: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/M. McClure et al. Фото з сайту www.eso.org.
Ці мінерали вперше ідентифікували за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба, спільного проєкту космічних агентств США, Європи та Канади. Щоб з’ясувати, звідки саме надходять сигнали, наукова група спостерігала систему за допомогою ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), Великої міліметрової/субміліметрової антени Атакама, якою керує ESO разом з міжнародними партнерами в пустелі Атакама в Чилі.
Маючи ці дані, науковці визначили, що хімічні сигнали надходять з невеликої частини диска навколо зорі, співмірній ділянці в межах орбіти поясу астероїдів навколо Сонця. «Ми справді бачимо ці мінерали в тому ж місці в цій позасонячній системі, де ми бачимо їх в астероїдах Сонячної системи», — зауважив співавтор дослідження Лоґан Френсіс (Logan Francis), постдокторант Лейденського університету.
Через це диск HOPS-315 є гарним аналогом для вивчення нашої власної космічної історії. Як каже ван’т Гофф, «ця система є однією з найкращих, які нам відомі, щоб реально дослідити деякі процеси, що відбувалися в Сонячній системі». Вона також надає астрономам нову можливість вивчати раннє формування планет, бо є схожою на новонароджені планетні системи по всій галактиці.
Астроном ESO та керівник європейської програми ALMA Елізабет Гамфріс (Elizabeth Humphreys), яка не брала участі в дослідженні, сказала: «Я була сильно вражена цим дослідженням, яке показує дуже ранню стадію формування планет. Воно свідчить про те, що HOPS-315 можна використовувати для розуміння того, як сформувалася Сонячна система. Цей результат підкреслює спільну силу JWST та ALMA для дослідження протопланетних дисків».
За інф. з сайту www.eso.org
