Телескоп Джеймс Уэбб снял два протопланетных диска ребром – внутри уже могут формироваться планеты

Космический телескоп Джеймса Уэбба, совместный проект NASA, ESA и Канадского космического агентства, представил очередной снимок месяца. На этот раз главными героями стали сразу два объекта – протопланетных диска вокруг молодых звёзд, в которых, по всей видимости, прямо сейчас формируются планеты.

На изображении показаны два диска – Tau 042021 и Oph 163131. Первый известен также под обозначением 2MASS J04202144+2813491, второй – под номером 2MASS J16313124-2426281. Tau 042021 расположен примерно в 450 световых годах от Земли в созвездии Тельца, а Oph 163131 – на расстоянии около 480 световых лет в созвездии Змееносца.

Протопланетные диски формируются вокруг недавно родившихся звёзд. Когда сгусток газа внутри молекулярного облака коллапсирует и превращается в звезду, оставшаяся пыль и газ продолжают вращаться вокруг светила, образуя массивный диск.

Со временем пыль внутри диска сталкивается и собирается во всё более крупные тела – планетезимали. Эти зародыши могут превратиться в полноценные планеты, тогда как менее удачливые остаются астероидами и кометами. Газ, не задействованный в формировании планет, постепенно сдувается излучением молодой звезды, и за десятки миллионов лет диск исчезает.

Именно так в далёком прошлом сформировалась и наша Солнечная система со всеми её планетами земной группы, газовыми гигантами, астероидами и кометами. Наблюдая чужие протопланетные диски на ранних стадиях, астрономы получают возможность реконструировать раннюю историю нашей собственной звезды и понять, как именно появляются столь разные планеты по всей галактике.

Tau 042021 и Oph 163131 объединяет одна редкая особенность. С точки зрения наблюдателей с Земли оба диска повёрнуты к телескопу ребром. Яркий свет молодой звезды в центре практически полностью перекрывается самим диском, а тонкая пыль, поднявшаяся выше и ниже его плоскости, подсвечивается отражённым звёздным светом. На снимках это выглядит как разноцветные волчки, замершие в космосе.

Подобная ориентация – не только эстетический бонус. Она позволяет детально изучить распределение пыли как внутри диска, так и в облаках над ним. От этого распределения напрямую зависит, в каких именно зонах и каким образом могут зарождаться планеты.

Широкий диапазон инфракрасной чувствительности камер позволяет отследить пылинки разных размеров на разных участках диска. Красные, оранжевые и зелёные тона на изображении указывают на различные размеры пылевых частиц, а также на молекулы водорода (H2), угарного газа (CO) и полициклических ароматических углеводородов.

К работе Уэбба добавлены данные ещё двух мощных астрономических инструментов. Снимки космического телескопа Хаббл показывают видимый свет, в основном отражённый центральной звездой от мелкой пыли. А для Oph 163131 в композицию также включены данные комплекса радиотелескопов ALMA в чилийской Атакаме.

Если Хаббл и Уэбб видят пылинки размером всего в несколько микрометров, то ALMA фиксирует значительно более крупные частицы – размером около миллиметра. Эти крупные пылинки концентрируются в центральной плоскости диска и создают идеальные условия для дальнейшего роста и постепенного превращения в планеты.

Особый интерес представляют наблюдения ALMA по Oph 163131. В данных хорошо виден разрыв во внутренней части диска – возможный признак того, что внутри уже существует формирующаяся планета. По мере роста она расчищает вокруг себя пыль, оставляя пустые промежутки в когда-то сплошной структуре диска.