Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) зафиксировал изображения протопланетного диска в окрестностях молодой звезды TW Гидры, отличающиеся высокой контрастностью благодаря коронографической технике. Полученные данные демонстрируют более запутанную и извилистую структуру диска по сравнению с предыдущими представлениями, что позволяет глубже понять условия формирования планет.

TW Гидра расположена на расстоянии приблизительно 194 световых года от нашей планеты в созвездии Гидры. Эта относительно молодая звезда типа Т Тельца существует около восьми миллионов лет и обладает массой, составляющей примерно 0,87 массы Солнца. Предполагается наличие ледяного гиганта на орбите вокруг звезды, находящегося на удалении порядка 22 астрономических единиц.

Система TW Гидры вызывает значительный интерес у ученых-астрономов из-за наличия богатого газом протопланетного диска – ближайшего к Земле и обладающего массой, превышающей 0,006 массы Солнца. В этом диске ранее были идентифицированы многочисленные кольца и разрывы в распределении пыли и газа, которые интерпретируются как признаки активной планетарной аккреции. Исследования подобных объектов способствуют пониманию процессов формирования планетных систем и появления органических молекул внутри протопланетных окружений.

Команда исследователей под руководством Юй-Цзя Лин из Аризонского университета применила камеру NIRCam, установленную на JWST. Высокая чувствительность инструмента позволила детально проанализировать свет, отраженный от поверхности диска, выявить ранее неразличимые тонкие детали и провести поиск потенциальных слабых объектов вблизи звезды.

Анализ данных выявил, что угол наклона диска в среднем составляет 8,74 градуса, а его позиционный угол – 75,62 градуса. Тем не менее, эти величины существенно варьируются при удалении от центральной звезды, указывая на то, что диск имеет неравномерную форму и демонстрирует пространственные искажения.

Поверхность диска оказалась значительно более светлой по сравнению с предыдущими измерениями, полученными благодаря Космическому телескопу Хаббл. Специалисты определили соотношение яркости диска к светимости звезды как 2,44%, что намного выше прежних оценок. Изучение спектра также выявило преобладание голубого цвета в отражённом свете, свидетельствующее о наличии пыли с размерами от микроскопических до нескольких микрометров.

Исследователи провели детальное изучение ранее идентифицированной структуры во внешней части диска, находящейся примерно на расстоянии 120 астрономических единиц. Полученные снимки продемонстрировали отчетливое разделение этой области на две части. Авторы исследования полагают, что такая конфигурация может указывать на наличие сложных внутренних элементов, формирующихся под воздействием гравитационного взаимодействия между зарождающимися планетами и окружающим их диском.

В ходе наблюдений астрономы предприняли попытку выявления возможных планет или звёздных компаньонов в системе TW Гидры. Новые данные позволили исключить наличие объектов, не заслонённых пылью, массой свыше 0,4 массы Юпитера на расстояниях более чем 60 астрономических единиц от звезды, а также тел тяжелее двух масс Юпитера в пределах 30 астрономических единиц.

Согласно выводам ученых, это указывает на то, что если кольца, промежутки и спиральные узоры в аккреционном диске формируются планетами, то их масса, скорее всего, не превышает массу Юпитера или же они остаются незамеченными из-за расположения внутри плотного облака межзвездной пыли.

Новые данные существенно расширили представления о строении одного из наиболее изученных протопланетных дисков. Использование передовых возможностей телескопа «Джеймс Уэбб» дало возможность астрономам в первый раз столь детально исследовать его пространственное расположение, характеристики пыли и сложные образования, возникающие при создании будущей планетной системы.

Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.