Учёные впервые обнаружили начало рождения экзопланеты

Наблюдения за молодой звездой HOPS-315 и её протопланетным диском позволили впервые в истории обнаружить начало рождения экзопланеты — начальный момент конденсации первых твёрдых частиц из молекулярного газа в диске. Ценность открытия в том, что молодая звезда похожа на наше Солнце, и на примере её эволюции мы можем многое понять о Солнечной системе и Земле.

Газовый диск вокруг молодой звезды HOPS-315. Источник изображений: McClure

Звезда HOPS-315 удалена от нас на 1300 световых лет. Ей около 135 тыс. лет. Это оранжевый карлик с массой 0,6 солнечных. Ей ещё расти и расти — процессы аккреции вещества на звезду продолжаются, и к своему первому миллиону лет HOPS-315 станет похожей на наше Солнце.

Для учёных наибольшую ценность в системе HOPS-315 представляет протопланетный диск, в котором будут формироваться экзопланеты. Ранее в ряде наблюдений других молодых звёзд астрономы уже обнаруживали следы зарождающихся экзопланет. Эти следы проявлялись в виде своеобразных треков, оставленных массой экзопланет в своём орбитальном движении вокруг звезды. Иными словами, учёные обнаруживали молодые и уже относительно сформированные экзопланеты на более поздних стадиях развития.

В случае системы HOPS-315 никаких видимых следов в протопланетном диске не наблюдалось. Для более подробного изучения протопланетного диска звезды группа учёных во главе с Мелиссой МакКлюр (Melissa McClure) из Лейденского университета в Нидерландах изучила систему HOPS-315 с помощью инфракрасной космической обсерватории «Джеймс Уэбб» и радиотелескопа ALMA. Целью работы была попытка обнаружить момент конденсации твёрдых и тугоплавких частиц из раскалённой газообразной среды протопланетного диска. Такие частицы в нашей системе можно обнаружить в кометах и метеоритах. Увидеть момент их образования — это дорогого стоит.

Сравнение данных наблюдений с моделью показало, что признаки конденсации твёрдых частиц в системе HOPS-315 обнаруживаются примерно в том месте, где в нашей системе находится Главный метеоритный пояс между орбитами Юпитера и Марса. Раскалённый газовый слой теряет монооксид кремния, который возносится в более холодное пространство, где приобретает кристаллическую форму. В спектрах «Уэбба» и ALMA это вещество обнаруживается в обоих агрегатных состояниях.

Сравнение данных наблюдений и моделирования

Впоследствии твёрдые частицы начнут слипаться и образуют настоящие зародыши экзопланет — планетезимали. Благодаря гравитации вокруг этих «семян» соберётся вещество и за миллиарды лет образуются полноценные экзопланеты.

«Впервые мы определили самый ранний момент, когда вокруг звезды, отличной от нашего Солнца, начинается формирование планет», — говорит глава группы Мелисса МакКлюр.

«Мы видим систему, которая похожа на нашу Солнечную систему в период её зарождения, — поясняет физик и астроном Мерел ван Хофф (Merel van Hoff) из Университета Пердью в США. — Эта система — одна из лучших известных нам систем для изучения некоторых процессов, происходивших в нашей Солнечной системе».