Массивный газовый диск поднимает вопросы о теории образования планет

Астрономы, использующие массив Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), обнаружили молодую звезду, окруженную удивительной массой газа. Звезде, называемой 49 Кита, 40 миллионов лет, и обычные теории формирования планет предсказывают, что к тому времени газ должен был исчезнуть. Загадочно большое количество газа требует пересмотра нашего нынешнего понимания формирования планет.

Планеты образуются в газообразных пыльных дисках, называемых протопланетными дисками вокруг молодых звезд. Частицы пыли собираются вместе, образуя планеты, подобные Земле, или становясь ядрами более массивных планет, собирая большое количество газа с диска, образуя газообразные планеты-гиганты, похожие на Юпитер. Согласно современным теориям, со временем газ в диске либо включается в планеты, либо уносится радиационным давлением от центральной звезды. В конце концов, звезда окружена планетами и диском из пылевого мусора. Этот пыльный диск, называемый диском мусора, означает, что процесс формирования планеты почти завершен.

Последние достижения в области радиотелескопов принесли сюрприз в этой области. Астрономы обнаружили, что на нескольких обломках диска все еще есть некоторое количество газа. Если газ остается в дисковых обломках долго, семена планет могут иметь достаточно времени и материала для эволюции на гигантские планеты, такие как Юпитер. Следовательно, газ в диске для мусора влияет на состав образующейся планетарной системы.

«Мы обнаружили атомный углеродный газ в диске для мусора около 49 Кита, используя более 100 часов наблюдений на телескопе ASTE», — говорит Ая Хигучи, астроном Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ). ASTE — это радиотелескоп диаметром 10 м в Чили, которым управляет NAOJ. «В качестве естественного продолжения мы использовали ALMA для получения более подробного обзора, и это дало нам второй сюрприз. Углеродного газа около 49 Кита было в 10 раз больше, чем в нашей предыдущей оценке».

Благодаря высокому разрешению ALMA, команда впервые обнаружила пространственное распределение атомов углерода в диске для мусора. Атомы углерода распределены более широко, чем окись углерода, вторая самая распространенная молекула вокруг молодых звезд, причем молекулы водорода являются наиболее распространенными. Количество атомов углерода настолько велико, что команда даже обнаружила слабые радиоволны от более редкой формы углерода, 13C. Это первое обнаружение излучения 13C на частоте 492 ГГц в любом астрономическом объекте, которое обычно скрыто за излучением нормального 12C.

«Количество 13C составляет всего 1% от 12C, поэтому обнаружение 13C в диске для мусора было совершенно неожиданным», — говорит Хигучи. «Это явное свидетельство того, что 49-й Сет имеет удивительно большое количество газа».

Каково происхождение газа? Исследователи предложили две возможности. Во-первых, это остаточный газ, который пережил процесс диссипации в заключительной фазе формирования планеты. Однако количество газа около 49 градусов Цельсия сопоставимо с количеством газа вокруг более молодых звезд в фазе формирования активной планеты. Нет теоретических моделей, объясняющих, как много газа могло сохраняться так долго. Другая возможность состоит в том, что газ был выпущен столкновениями маленьких тел как кометы. Но количество столкновений, необходимых для объяснения большого количества газа около 49 градусов Цельсия, слишком велико, чтобы его можно было учесть в современных теориях. Настоящие результаты ALMA побуждают пересмотреть модели формирования планет.

Источник истории:

Материалы предоставлены национальными институтами естественных наук . Примечание: содержимое может быть отредактировано по стилю и длине.

---

Ссылка на журнал :

1. Ая Е. Хигучи, Йоко Оя, Сатоши Ямамото. Первое обнаружение эмиссии субмиллиметрового излучения [13C i] 3 P 1–3 P 0 в диске с газообразным мусором 49 Ceti с помощью ALMA . Астрофизический Журнал , 2019; 885 (2): L39 DOI: 10,3847 / 2041-8213 / ab518d