Планеты возникают в протопланетных дисках, состоящих из газа и пыли, которые остаются после образования звезды. Утверждение о том, что этот процесс хорошо понятен, является ошибочным. На самом деле, ученым удалось обнаружить относительно небольшое количество протопланетных дисков, а еще меньше из них подверглось изучению. В настоящее время у них появился прекрасный объект для детального анализа – гигантский «Чивито Дракулы», или IRAS 23077+6707.
Анализ протопланетных дисков затруднен тем, что их сложная трехмерная структура доступна для наблюдения только с одного направления. В зависимости от ориентации системы, астрономы получают разные возможности для изучения: если диск обращен к Земле своей плоской стороной, то наблюдается его плоскость, где, например, можно выявить разрывы, свидетельствующие о формировании планет. Если же система повернута под углом, ученые могут исследовать вертикальную структуру диска. В этом случае плотная плоскость диска экранирует свет звезды, что позволяет получить более детальные данные.
Определение особенностей протопланетных дисков затруднено из-за необходимости наблюдений в различных спектральных диапазонах. Миллиметровые волны позволяют обнаружить излучение, отраженное от крупных частиц, размеры которых составляют миллиметры и сантиметры. В то же время, оптический и ближний инфракрасный диапазоны дают возможность наблюдать за частицами пыли, размер которых измеряется в микронах. Эти частицы образуют обширные полусферы, расположенные по обе стороны от диска.
В работе, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal Letters, в результате проведенных исследований ученые обнародовали предварительные итоги совместных наблюдений за протопланетным диском IRAS 23077+6707.
Объект, впервые замеченный в 2016 году, находится относительно нас под углом, и на изображениях он напоминает бабочку. Однако, создатели первого подробного описания предложили называть его «Чивито Дракулы» — в честь национального уругвайского сэндвича с начинкой из говяжьего стейка.
Молодая звезда, скрытая за плотным облаком газа и пыли, имеет размеры, примерно вдвое превышающие диаметр Солнца, и массу, в 2,5 раза большую его массу. Вокруг системы все еще присутствуют остатки газовой оболочки, напоминающие «крылья бабочки». Масса диска, согласно оценкам, составляет около 0,2 солнечной массы, из которых 20 процентов приходится на крупные частицы.
Ключевым параметром для объекта IRAS 23077+6707 является его угловой размер. Он простирается на небесном своде примерно на 14 угловых секунд. Ранее рекордсменом был IRAS 18059-3211, известный как «Гамбургер Гомеса», занимающий до 12 угловых секунд. Увеличение размера объекта облегчает его наблюдение.
Точную оценку истинного размера диска на данный момент предоставить затруднительно. Специалисты утверждают, что система расположена в регионе звездообразования, находящемся в созвездии Цефея. Этот регион простирается на значительное пространство – от 580 до 2,6 тысячи световых лет от Земли. С учетом такого расстояния, реальный диаметр диска, обозначенного как «Чивито Дракулы», измеряется тысячами астрономических единиц, что соответствует сотням миллиардов километров. Однако в настоящее время более важным является то, каковы его видимые размеры с нашей точки зрения.
Интересной чертой диска IRAS 23077+6707 является заметное отличие в яркости его «крыльев бабочки»: одна сторона в шесть раз превосходит по интенсивности другую. Учитывая, что диск обращен к нам ребром (наклон приблизительно 80 градусов), такое различие вызывает затруднения. Кроме того, даже в дисках, расположенных практически горизонтально, исследователи фиксировали аналогичные асимметрии.
Астрономы предполагают, что ряд физических процессов могли привести к различию в яркости «крыльев». Возможно, это связано с особенностями первых этапов формирования звезды. Однако, всё больше данных свидетельствует о том, что причиной могут быть планеты. Звезда «Чивито Дракулы» напоминает результаты компьютерного моделирования подобного воздействия».
Обладая значительной массой, планета может не только очистить область в протопланетном диске, выделив его внутреннюю часть от внешней, но и деформировать их. Согласно моделирование, даже незначительное смещение частей диска, всего на менее чем один градус, способно привести к образованию значительной тени. Именно это, предположительно, вызывает снижение яркости одного из «крыльев.
В исследовании, опубликованном в 2023 году, ученые рассчитали, что количество обнаруженных дисков, повернутых к нам краем, сильно расходится с оценками. Вероятно, нам предстоит найти еще много подобных объектов, раз даже столь огромный диск, как «Чивито Дракулы», так долго ускользал от внимания астрономов. Что касается самого IRAS 23077+6707, вероятно, вскоре появятся еще более точные исследования его структуры.