Астрономы обнаружили изменчивую форму диска Фомальгаута: ключ к скрытым планетам
Яркая звезда в центре, Фомальгаут, окружена древним пылевым диском с неравномерной яркостью. Диск находится ближе к звезде на южной стороне, где он шире и тусклее, и дальше на севере, где диск уже и ярче. Пунктирное кольцо показывает предполагаемую орбиту планеты согласно исследованию Ловелла и коллег. Источник: NSF/AUI/NSF NRAO/B. Saxton
Астрономы, использующие Атакамскую большую антенную решётку миллиметрового и субмиллиметрового диапазона (ALMA), получили самое детальное на сегодня изображение пылевого диска вокруг Фомальгаута — одной из самых ярких и изучаемых звёзд в окрестностях Солнца. Новые данные раскрыли необычную структуру диска, бросающую вызов прежним представлениям.
Околозвёздные диски, подобные этому, состоят из пыли и каменистых тел, напоминая пояс астероидов в Солнечной системе, но в масштабах в тысячи раз крупнее. Асимметричность (эксцентриситет) диска Фомальгаута интриговала учёных почти два десятилетия.
Международная команда под руководством исследователей из Центра астрофизики Harvard & Smithsonian и Университета Джонса Хопкинса опубликовала два исследования в журналах The Astrophysical Journal и The Astrophysical Journal Letters. Учёные обнаружили, что эксцентриситет диска непостоянен — он уменьшается с расстоянием от звезды.
В отличие от прежних моделей, предполагавших фиксированную форму, новая модель, основанная на данных ALMA, показала, что искривлённость диска плавно снижается по мере удаления от Фомальгаута. Это явление, называемое «отрицательным градиентом эксцентриситета», можно сравнить с кольцами Сатурна, если бы планета сместилась от их центра.
«Наши наблюдения впервые демонстрируют, что эксцентриситет диска не остаётся неизменным, — говорит ведущий автор одного из исследований Джошуа Беннетт Ловелл, сотрудник Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики. — Он постепенно уменьшается с расстоянием, что раньше не наблюдалось ни в одном известном диске».
Используя изображения ALMA с длиной волны 1,3 мм, команда построила модель, учитывающую радиус, ширину и асимметрии диска. Наилучшее совпадение с данными показало резкое падение эксцентриситета, предсказанное теориями динамики планет, формирующих диски, но до сих пор не подтверждённое наблюдениями.
Этот градиент указывает на возможное присутствие массивной планеты внутри диска, которая могла сформировать его структуру на ранних этапах эволюции системы. Необычная форма сохраняется более 400 миллионов лет благодаря гравитационному влиянию скрытого объекта.
Во второй работе, возглавляемой аспирантом Джеем Читтиди, учёные опровергли гипотезу о постоянном эксцентриситете. «Сдвиги в яркости и ширине диска между данными ALMA и JWST невозможно объяснить старыми моделями, — отметил Читтиди. — Только с учётом переменного эксцентриситета мы смогли реконструировать историю этой системы».
Команда надеется, что будущие наблюдения ALMA, уже запланированные, помогут обнаружить планету-невидимку. Модель эксцентриситета, разработанную в этом исследовании, учёные опубликовали в открытый доступ для изучения других систем.
Это открытие не только углубляет понимание системы Фомальгаута, но и задаёт новые ориентиры для изучения экзопланет. Астрономы предполагают, что аналогичные аномалии в других звёздных системах могут указывать на скрытые миры, чьё гравитационное влияние остаётся незаметным для прямых наблюдений. Возможно, отрицательный градиент эксцентриситета станет новым маркером в поисках далёких планет, особенно в молодых системах, где процессы формирования ещё продолжаются.
Кроме того, разработанная модель открывает путь для анализа данных миссий следующего поколения, таких как космический телескоп «Нэнси Грейс Роман», который сможет детектировать слабые сигналы от экзопланет-гигантов. Комбинация радио- и инфракрасных наблюдений, как в случае с ALMA и JWST, обещает пролить свет на механизмы эволюции планетных систем за пределами Солнечной.
«Фомальгаут продолжает удивлять нас, — заключает Ловелл. — Каждое новое исследование приближает нас к разгадке того, как планеты, даже невидимые, способны формировать архитектуру своих звёздных домов».
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
