В конце 1700-х годов астрономы Иммануил Кант и Пьер-Симон Лаплас независимо друг от друга разработали теорию, согласно которой Солнце и планеты образовались из вращающегося облака газа, которое разрушилось и сплющилось под действием гравитации. Впоследствии вокруг звезды образовались диски обломков, содержащие пыль и газ, пригодные для строительства планет или астероидов.
Одной из систем, характеризующихся наличием такого диска, является, например, система вокруг близлежащей молодой звезды Фомальгаут, которая, по ранним оценкам, очень похожа на наш пояс астероидов или пояс Койпера, как и предполагали Кант и Лаплас.
Однако теперь MIRI (Mid InfraRed Instrument) космического телескопа Джеймса Уэбба показывает несколько иную историю. По последним данным, исследователи обнаружили, что пылевые структуры вокруг Фомальгаута намного сложнее, чем пояса астероидов в нашей Солнечной системе, и намного больше.
Пылевое кольцо Фомальгаута — это не просто кольцо
Пылевое кольцо Фомальгаута было обнаружено в 1983 году во время наблюдений с помощью инфракрасного астрономического спутника NASA IRAS. Существование кольца было также установлено из более ранних наблюдений с помощью субмиллиметровых телескопов на Мауна-Кеа, Гавайи, космического телескопа NASA Spitzer и субмиллиметровой обсерватории Caltech. Казалось, что это действительно просто кольцо. Но на самом деле это гораздо больше.
Уэбб обнаружил, что в общей сложности существует три вложенных друг в друга пояса, простирающихся от звезды на расстояние до 23 миллиардов километров. Это расстояние в 150 раз больше, чем расстояние Земли от Солнца. По своим масштабам внешний пояс примерно в два раза превосходит наш пояс Койпера.
Секреты, раскрытые благодаря наблюдениям в инфракрасном диапазоне
Космический телескоп Хаббл и космическая обсерватория Гершель, а также Атакамский большой миллиметровый/субмиллиметровый массив (ALMA) ранее получили четкие изображения внешнего пояса. Однако ни один из них не обнаружил никаких структур внутри него.
Внутренние пояса были впервые разрешены «Уэббом» в инфракрасном свете. Фактически, телескоп смог физически разрешить тепловое свечение пыли в этих внутренних областях.
Теперь Хаббл, ALMA и Уэбб сотрудничают, чтобы собрать глобальный обзор дисков обломков вокруг ряда звезд. Шайлер Вольф, член команды Аризонского университета в Тусоне, которая руководила исследованием, объяснила:
«С помощью Хаббла и ALMA мы многое узнали о том, как формируются и эволюционируют внешние диски. Но нам нужен «Уэбб», чтобы мы могли представить себе десятки астероидных поясов в других местах. Мы можем узнать столько же о теплых внутренних областях этих дисков, сколько Хаббл и ALMA рассказали нам о более холодных внешних областях«.
Эти пояса, скорее всего, сформированы под действием гравитационных сил, создаваемых невидимыми планетами. Подобно тому, как в нашей Солнечной системе Юпитер окружает пояс астероидов, внутренний край пояса Койпера формируется Нептуном, а внешний край может быть обусловлен телами, которые еще не видны за его пределами. По мере того как Уэбб будет наблюдать все больше систем, мы узнаем о конфигурациях их планет.