Как пыль и газ в протопланетных дисках влияют на развитие планеты? — Новое исследование

Астрономы, пытающиеся понять, как взаимодействие пыли и газа влияет на развитие планеты, особенно заинтересованы в изучении толщины диска (его «вертикальной высоты») в зависимости от расстояния до звезды; диск вспыхивает наружу в большинстве случаев, когда центральная звезда доминирует над массой системы.

Изображение протопланетного диска вокруг звезды IM Lup в искусственных цветах в субмиллиметровом диапазоне длин волн, показывающее двойные кольца из газа и пыли. Астрономы впервые определили вертикальные высоты как пылевых, так и газовых компонентов в этой и двух других протозвездных системах с использованием многоволновых наборов данных, обнаружив, что на больших расстояниях от звезды они иногда, но не всегда, имеют одинаковый профиль вспышки. Предоставлено: К. Оберг, CfA и др .; АЛМА (NRAO / ESO / NAOJ); Б. Сакстон (NRAO / AUI / NSF)

Независимо измеряя высоту газа и мелких пылинок, астрономы могут изучать фундаментальные характеристики диска, такие как соотношение массы газа и пыли и турбулентность в диске.

Ричард Тиг, Дэвид Уилнер и их коллеги завершили первое прямое сравнение вертикальных высот газа и пыли. Они смоделировали архивные многоволновые наблюдения с ALMA, Hubble и Gemini на трех планетных дисках, особенно подходящих для таких измерений: системы умеренно наклонены к линии прямой видимости, чтобы предложить некоторую трехмерную перспективу, у них достаточно газа оксида углерода и пыли для этих измерений. компоненты, которые нужно измерить, а на дисках отображается несколько колец. Кольца рассеивают свет и необходимы для оценки вертикальной высоты мелких зерен (происхождение колец не определено, возможно, они образованы планетами или температурным переходом, который приводит к образованию льда).

Астрономы обнаружили, что в двух системах газ и пыль на расстоянии от звезды примерно в сто астрономических единиц расположены вместе с одной и той же структурой, но на более удаленном расстоянии пылинки имеют меньшую вертикальную высоту, чем газ CO. В третьей системе два компонента имеют одинаковую форму на всех расстояниях. Ученые утверждают, что отношение масс газа к пыли, превышающее 100 (типичное значение для межзвездной среды), может объяснить поведение первых двух. Команда также пришла к выводу, что вертикальные высоты газа и пыли не являются просто функциями массы, возраста или спектрального класса звезды, но в будущей работе они надеются прояснить зависимости.

Ученые предупреждают, что всего на трех примерах преждевременно обобщать их выводы. Они также отмечают, что механизмы производства колец не определены, и в этих системах мог быть неопознанный эффект отбора. Например, эти диски относительно большие, а более типичные диски меньшего размера могут вести себя иначе. Не в последнюю очередь остается неопределенным влияние турбулентности и осаждения пыли. Эти первые результаты, однако, демонстрируют осуществимость этих методов. Дополнительные наблюдения и моделирование должны дать возможность охарактеризовать диски других систем и проследить более подробную информацию о процессе формирования планет.