Изучая первые стадии формирования планет, подобные Земле, астрономы сделали важный шаг в решении задачи «барьера метра» — вопроса о том, как пылевые частицы могут увеличиваться до размеров, требуемых для создания планет.
Международная группа исследователей во главе с астрономом Джованни Сабатини (Giovanni Sabatini) из Национального института астрофизики (Италия) представила результаты нового исследования, проливающих свет на процесс формирования планет. Используя комплекс радиотелескопов ALMA, ученые впервые зафиксировали миллиметровые пылевые зерна – частицы в 10 000 раз больше, чем обычные компоненты межзвездной среды – не в самом протопланетном диске, а в выбросной полости, образованной звездными потоками вокруг молодой звезды L1551 IRS5, находящейся на расстоянии приблизительно 147 световых лет от Земли.
Звезда, находящаяся в области звездообразования в созвездии Тельца, является молодой двойной протозвездой, окруженной газопылевым диском и плотной внешней оболочкой. Сильные потоки и ветры, исходящие из соседних областей, формируют проломы в оболочке, выбрасывая газ и пыль и создавая полости, ориентированные в противоположные направления от центра системы. Пыль скапливается в этих стенках и излучает свет, который был зафиксирован с помощью ALMA.
Ученые уже на протяжении многих лет пытаются выяснить, как частицы пыли, составляющие протопланетные диски и имеющие размер менее микрона, способны увеличиваться до размеров гальки, сохраняя при этом свою целостность. Понимание этого процесса необходимо для разработки более достоверных моделей формирования планет, подобных Земле.
После тщательного изучения процессов, которые ранее существовали лишь в теоретических представлениях, астрономы смогли отследить химический состав и движение пыли вблизи L1551 IRS5. Зарегистрировав пылевые зерна приблизительно миллиметрового размера, ученые пришли к выводу, что эти частицы, скорее всего, образовались в более плотных внутренних слоях аккреционного диска и были вынесены наружу благодаря звездным ветрам — магнитогидродинамическим потокам, характерным для начального этапа развития звезды.
Наиболее удивительным аспектом «метрового барьера» стала функция возврата зерен обратно в диск. Ученые считают, что крупные частицы могли осесть под воздействием гравитации или быть доставлены в диск посредством аккреционных потоков. Результаты новой научной работы опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
«Это открытие не только раскрывает ранее неизвестный способ увеличения количества пыли и формирования планет, но и дает возможность переосмыслить процесс становления Солнечной системы», — заключил Джованни Сабатини.