Как звезды-гиганты лепят планетные диски своих соседей

звездообразование и их планетные системы представляют собой чрезвычайно сложный процесс. На первый взгляд мы, тем не менее, можем видеть вещи так: в огромном облаке газа и пыли, иногда называемом звездной колыбелью, небольшая область достигает по той или иной причине критической плотности, которая приводит к ее коллапсу. В центре этого « кусок », когда масса достигает определенного порога, гравитация становится достаточно сильной, чтобы заставить ядра атомов водорода слиться. Устанавливается баланс между термоядерным излучением (выталкивающим вещество наружу) и гравитацией (притягивающим его внутрь), образуя плотную и сверкающую сферу: рождается звезда.

В ходе этого процесса материал естественным образом начинает вращаться под воздействием мелких неоднородностей куска. Это немного похоже на то, что происходит, когда вода перестает опорожняться и вода скатывается, образуя водоворот. Вокруг звезды остатки газа и пыли образуют диск, вращающийся в экваториальной плоскости. Именно здесь через несколько миллионов лет после рождения звезды сформируются планеты. Происходящие там процессы, смесь столкновений и аккреции, не говоря уже об интенсивном излучении звезды, по своей природе очень нестабильны, что объясняет, по крайней мере частично, чрезвычайное разнообразие планетных систем, наблюдаемое нами до сих пор.

Как будто это вращающееся изобилие само по себе не является достаточно сложным, на него также влияет… мощное ультрафиолетовое излучение, испускаемое соседними звездами-гигантами! Два исследования, опубликованные в прошлую пятницу в Природа Астрономия и четверг в Наука только что подтвердили это превосходным образом благодаря новым наблюдениям, проведенным монументальным космическим телескопом Джеймса Уэбба.

Читайте такжеБеспрецедентный «рентген» раскрывает кружево Вселенной

Это небольшой протопланетный диск Облако Ориона, довольно прозаично названный Д203-506, которому и посвящена данная работа. Его личность была опознана пространственный телескоп Хаббл наблюдая за « барре д’Орион », довольно плотная область (которая образует своего рода наклонный гребень в левом нижнем углу изображения выше), расположенная в центре одноименного облака и в которой, как подозревали астрономы, звезды, вероятно, находились в процессе зарождения. Эту область также освещают мощные звезды скопления Трапеция (в центре), сверхмассивные гиганты, чье ультрафиолетовое (УФ) излучение в десятки тысяч раз интенсивнее, чем у нашего Солнца.

С Земли диск d203-506 виден с ребра и скрывает звезду, расположенную в его сердце. Тем не менее, замечательные характеристики JWST позволили обнаружить газовую оболочку, образующую вокруг него кокон. « На самом деле это газообразный водород, нагретый до тысячи градусов мощным ультрафиолетовым излучением соседних звезд-гигантов. »подробности Оливье Берне, астрофизик CNRS в Ирапе в Тулузе, специалист по этим областям звездообразования и первый автор исследования, опубликованного в Наука. Молекулы на самом деле настолько взволнованы, что достигли достаточной скорости, чтобы вырваться из-под гравитационного притяжения своей звезды, образуя пузырь, который продолжает расти. Диск фактически испаряется. « И мы смогли измерить, насколько быстро : каждый год из диска вырывается масса газа, эквивалентная массе газа нашей Земли. »уточняет исследователь. « Мы думаем, что он будет лишен всего газа менее чем за 1 миллион лет, оставив первый слишком мало времени для образования газовых гигантов, таких как Сатурн или Юпитер. »

Ультрафиолетовая скульптура

Другими словами, сверхмассивные звезды « лепить » протопланетные диски соседей своим ультрафиолетовым излучением. « Впервые нам удалось охарактеризовать и количественно оценить это явление испарения в зоне формирования планет, оно действительно очень впечатляет. »комментирует Тристан Гийо, астрофизик обсерватории Лазурного берега. « Наше Солнце не сформировалось в такой экстремальной УФ-среде, как d203-506, но поблизости все еще должны были быть массивные звезды, которые сыграли роль в эволюции нашего протопланетного диска и его планет. Это испарение могло существенно повлиять на состав Юпитера. »

Это УФ-излучение « внезвездный » также играет еще более важную роль в химическом составе диска. Этому посвящено второе исследование, опубликованное в Природа Астрономиячто было осуществлено благодаря одним и тем же наблюдениям (некоторое число авторов также является общим для обеих статей). « Мы идентифицировали молекулы OH (один атом водорода и один атом кислорода, прим. редактора) в двух совершенно разных состояниях возбуждения »объясняет Марион Заннесе, аспирант Института космической астрофизики Университета Париж-Сакле в Орсе и первый автор этого исследования. « Первое состояние соответствует молекулам, полученным диссоциацией воды под действием УФ-излучения. ; а второе состояние соответствует молекулам ОН, которые вместо этого возникают в результате реакции между диводородом и кислородом и представляют собой шаг на пути к образованию молекулы воды. »

Балет непрестанный

Другими словами, исследователи видят, как вода разрушается, а затем преобразуется в непрерывном балете. Первичный круговорот воды в масштабах планетарной системы. Этот процесс также нетривиален, поскольку он изменит содержание тяжелого водорода (также называемого дейтерием, его ядро ​​содержит два нейтрона по сравнению с одним для водорода). « классический ») вода изначально присутствует в диске. Это могло бы частично объяснить, почему вода на Земле не имеет того же состава, что наблюдается в протозвездах. « Наш протопланетный диск, возможно, не подвергался такому облучению от соседних звезд во внешней части, но УФ-излучение самого Солнца могло повлиять на внутренний диск, где образовалась Земля. »оценивает Марион Занесе.