В настоящее время вблизи Солнечной системы формируется звезда, схожая по размерам с нашим Солнцем. Вокруг нее расположена большая область вещества – «строительный материал», необходимый для образования планет. Примечательно, что этот материал содержит не только воду, но и значительное количество углерода в различных формах, что делает его потенциально пригодным для зарождения жизни.
Протопланетный диск – это отправная точка формирования большинства звездных систем: вещественное облако, окружающее новорожденную звезду и вращающееся в плоскости, совпадающей с ее экватором. Под действием гравитации в нем начинают формироваться плотные образования, которые в конечном итоге приводят к рождению новых планет.
Ее «мать» – пока что не звезда, а протозвезда: в ее центре еще не начались термоядерные реакции. Она сжимается под действием собственной гравитации и будет продолжать это делать, пока сжатие не станет достаточно интенсивным для начала синтеза гелия из водорода.
Наблюдение за формированием новых звездных систем позволяет лучше понять, как образовалась наша собственная Солнечная система и какие факторы влияют на будущее планеты. Недавно ученые зафиксировали особенно показательный случай, находящийся относительно недалеко от Земли – в 424 световых годах, в звездном скоплении Скорпиона-Центавра.
Звезда PDS 453, предположительно, имеет размеры и массу в два раза превышающие размеры Солнца. Ученые классифицируют ее как объект, похожий на протозвезду T Тельца, однако, в отличие от звезд Хербига, которые находятся в процессе формирования и обладают массой до восьми солнечных масс, она менее массивна.
По предварительным оценкам, звезде около 5-10 миллионов лет, что является небольшим возрастом для небесного тела подобного типа. Более массивные звезды за это время могли бы полностью исчерпать свое топливо и взорваться как сверхновые. Однако, звезда, подобная PDS 453, способна «сжигать» водород в течение примерно двух-трех миллиардов лет. Для сравнения, нашему Солнцу уже 4,6 миллиарда лет, и оно еще просуществует около 4,6 миллиарда лет.
Уже в 2006 году было установлено наличие протопланетного диска у объекта PDS 453. На этот раз ученые из французского Университета Гренобль-Альпы, совместно с международными коллегами, провели детальное изучение этого диска с помощью Очень большого телескопа, расположенного в Чили и принадлежащего Европейской южной обсерватории. В своей научной статье исследователи представили новые изображения формирующейся системы, доступной на сервере препринтов arXiv.org.
Ученые объясняют, что PDS 453 наблюдается под определенным углом, благодаря чему вокруг него видны две «отражательные туманности», формирующие двойную структуру. На самом деле это единый, обширный протопланетный диск, который простирается на расстояние в 160 астрономических единиц. Это означает, что его граница расположена на расстоянии, в 160 раз превышающем расстояние от Земли до Солнца. Для сравнения, Плутон никогда не удаляется от Солнца более чем на 49 астрономических единиц.
Анализ отражаемого диском света позволяет астрономам с уверенностью установить наличие в нем большого количества водяного льда. На его удаленных окраинах лед может составлять до половины общего объема вещества. Ближе к звезде его содержание, вероятно, меньше, и начиная примерно с расстояния в 3,7 астрономических единиц лед отсутствует вовсе, поскольку там слишком высокие температуры.
В этом протопланетном диске также обнаружены графит, силикаты и аморфный углерод, который не имеет кристаллической структуры. Следует подчеркнуть, что углерод обладает уникальной способностью к формированию широкого спектра сложных соединений, что и обуславливает углеродную основу всей известной науке жизни.
По предварительным расчетам, общая масса вещества, окружающей этот протопланетный диск, приблизительно равна шести массам Земли. Этого количества материала достаточно для формирования шести планет, подобных нашей. Процесс их образования будет длительным и займет десятки или около сотни миллионов лет.