меню содержание news280 news281 news282
У недозвёзд нашлись планетные системы
|
Астрономы из США, Мексики и Венесуэлы нашли две звезды, которые, не успев ещё полностью сфор-
мироваться, уже обзавелись целыми семьями планет. Это самые молодые планетные системы, извест-
ные к настоящему времени.
Объекты UX Tauri A и LkCa 15 расположены примерно в 450 световых годах от Солнечной системы в
направлении созвездия Тельца. Их относят к классу протозвёзд, которыми богато это созвездие и его
окрестности; возраст данной области звездообразования - около миллиона лет. Протозвёзды, как и
подсказывает их название, – предшественники нормальных звёзд, у которых уже есть обособленное
физическое тело, однако природа пока не вдохнула в них жизнь - ядерные реакции в центре таких звёзд
начнутся позднее.
Изображение NASA / Spitzer space telescope
По современным представлениям, формирование звезды, начинается с медленного сжатия наиболее
плотных областей облаков молекулярного водорода с примесью других газов и пыли.
Эти «недозвёзды» уже ярко светятся, лишь немного уступая в светимости тому объекту, который
появится на их месте через несколько миллионов лет. Энергию даёт сжатие газопылевой смеси, из ко-
торой рождается звезда – она всё ещё примерно в полтора раза больше своего нормального размера.
Медленно оседая к центру под действием собственной гравитации, вещество нагревается и начинает
ярко светить. Кроме того, на поверхность объекта всё ещё выпадает вещество, оставшееся в том газо-
пылевом диске, из которого сформировалась звезда.
Свет протозвезды нагревает и этот диск, и он сам начинает светиться. Правда, с удалением от звезды
температура пыли (а именно она вносит наибольший вклад в излучение) падает и свечение становится
всё более тусклым и красным. Говоря физическим языком, максимум в спектре излучения пыли смеща-
ется в длинноволновую область: если максимум излучения поверхности протозвезды находится в жёл-
той части спектра, то максимум в спектре пыли – в красной и инфракрасной (ИК) его областях.
Поскольку температура падает с удалением от центра, на более длинных волнах светятся по большей
части внешние края диска, на более коротких – внутренние, а в середине ИК-области наибольший
вклад дают промежуточные слои. В итоге получается более или менее плавный спектр. Учёные под
руководством Нурии Кальвет и её аспирантки Катерины Эспайльят из Мичиганского университета
изучили спектры протозвёзд из созвездия Тельца, полученные инфракрасным космическим телескопом
имени Лаймана Спитцера. Спектры некоторых из этих объектов были совсем не плавными, в них име-
лись провалы.
Такие объекты обнаруживались и прежде, и соответствующие протозвёздные диски уже выделены в
специальный класс – так называемые переходные, или транзиционные, диски. Здесь есть излучение
внешнего края диска в далёкой инфракрасной области, но отсутствует заметный вклад внутренних
слоёв в ближнем ИК-диапазоне. А это значит, что диск обрывается очень далеко от звезды, на радиусе
в десятки астрономических единиц – расстояний от Земли до Солнца.
Причин такого обрыва может быть две. Во-первых, яркое излучение центрального объекта может при-
водить просто к испарению пыли – пылинки нагреваются и разрушаются, а отдельные молекулы и ато-
мы излучение просто «выметает» за границы системы. Вторая возможная причина более интересна:
собирать на себя пыль могут крупные тела – например, планеты, обращающие вокруг рождающейся
звезды.
Похоже, что в случаях с UX Tau A и LkCa 15 мы имеем дело именно со вторым вариантом. Причём не
просто планетой, а целой планетной системой. Дело в том, что внешний диск здесь обрывается на
достаточно большом расстоянии от протозвезды – около 50 астрономических единиц, или 7,5 милли-
арда километров. Чтобы испарить так много пыли, требуется очень мощное излучение или долгое
время. При этом пыль в протозвёздном диске не прозрачна для излучения ( астрономы говорят, что мы
имеем дело с "оптически толстым" диском), и внутренние слои защищают от испарения более внешние.
Испарение идёт изнутри – сначала пыль исчезает из внутренних слоёв, затем из внешних.
Но в спектрах UX Tau A и LkCa 15 астрономы заметили следы внутреннего диска размером в десятки
миллионов километров. Единственным объяснением обрыву в диске остаются планеты, и, вероятно,
немалое их число, поскольку расчищенная от пыли зона простирается от десятков миллионов до мил-
лиардов километров. Самих планет, разумеется, пока не видно, однако «существование планет являет-
ся наиболее правдоподобной теорией, способной объяснить (наблюдаемую) структуру» диска, – увере-
на Катерина Эспайльят.
Прежде удавалось найти лишь одну планету, расчистившую небольшое кольцо в газопылевом диске, –
речь идёт об объекте CoKu Tau-4, результаты исследования которого были представлены в 2004 году.
Созвездие Тельца и его окрестности вообще богаты молодыми звёздами, и у многих из них должны
быть молодые планетные системы. В частности, совсем недавно астрономы объявили об обнаружении
следов катастрофического столкновения двух «планетных эмбрионов», обращающихся вокруг одной из
звёзд расположенного в Тельце скопления Плеяды.
Не исключено, что столкновения между планетами имели место и в случае UX Tau A.
В спектре внешних слоёв газопылевого диска этого объекта астрономы нашли следы кристаллических
силикатов. Теории химического состава протозвёздных дисков сталкиваются с большими трудностями
при объяснении образования этого вещества. Оно может появиться вблизи звезды, но перенос его на
миллиарды километров не представляется возможным. Скорее всего, вещество образовалось на месте,
но, как именно, пока никто не знает.
Одним из вариантов является столкновение двух массивных планет, подсказал авторам Скотт Кеньон
из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра. Видимо, тех же самых планет, что очистили
внутренние области системы от пыли.
Работа Эспайльят и её коллег опубликована в декабрьском выпуске Astrophysical Journal Letters.
ccылки:
gazeta.ru/science/2007/11/30_a_2364635.shtml
spitzer.caltech.edu/Media/happenings/20071128
Убежать от красного гиганта
|
Найдена планета, пережившая предсмертное распухание своей звезды. Планета, занимавшая в своей
системе место Земли, избежала поглощения, сместившись на более удалённую орбиту. Подобное может
произойти и с Землей.
Иллюстрация: A. Schaller
Через четыре–пять миллиардов лет в центре нашего Солнца закончится водород, и оно превратится в
красного гиганта, поглотив орбиты Меркурия, Венеры и, возможно, Земли. Несмотря на это, Земле,
возможно, удастся "сбежать" от внешних слоев распухшей звезды. Международная команда астроно-
мов нашла планету, когда-то давно занимавшую место Земли в своей звёздной системе. Ей удалось пе-
режить стадию красного гиганта, показав, таким образом, что и у Земли есть шансы.
В последнем номере Nature опубликована статья группы европейских, американских и тайваньских
учёных во главе с Роберто Сильвотти из Обсерватории Каподимонте близ Неаполя. Статья рассказы-
вает об обнаружении крупной планеты рядом со звездой V391 Пегаса, расположенной примерно в 4,5
тысячах световых лет от нас. Массивное тело, которое как минимум втрое больше крупнейшей планеты
Солнечной системы – Юпитера, обращается вокруг V391 Peg примерно на том же расстоянии, на кото-
ром от Солнца сейчас находится Марс. Один оборот вокруг звезды оно совершает за три с небольшим
года.
Астрономы были очень удивлены, обнаружив планету возле V391 Peg. Дело в том, что она принадле-
жит к редкому классу горячих субкарликов, а эти звёзды уже прошли стадию красного гиганта, во время
которой звезда увеличивается в размерах в сотни раз. Учёные до сих пор спорят, могут ли планеты, рас-
положенные относительно близко к звезде, пережить этот период её жизни. Открытие Сильвотти и его
коллег – первое подтверждение такой возможности.
Обнаружить небесное тело удалось, кстати, тоже только потому, что V391 Пегаса является горячим суб-
карликом. Эти звёзды пульсируют с периодом в несколько минут, причём ходят «как часы», на протя-
жении долгого времени сохраняя точность хода. Однако у V391 Peg учёные нашли периодические сдви-
ги «тиков» этих звёздных часов. Небольшие по амплитуде (около 5 секунд) и с большим периодом ( три
с лишним года), они, тем не менее, хорошо выделялись на фоне пяти чрезвычайно стабильных пульса-
ций горячего субкарлика. Вообще говоря, именно пульсации астрономы и исследовали, а планету от-
крыли случайно.
Сейчас компаньон обращается вокруг центральной звезды на расстоянии примерно 250 миллионов ки-
лометров. Звезду не зря называют горячим субкарликом – её поверхность нагрета до примерно 30 ты-
сяч градусов. Поэтому если планета более или менее похожа на Юпитер, средняя температура её по-
верхности на таком расстоянии должна составить около +200 градусов по Цельсию. Так что на планете
достаточно горячо, и водные океаны или что-то подобное – если они там были – сохраниться не могли.
Тем не менее раньше планета занимала в своей системе то же место, что Земля занимает в Солнечной.
Горячий субкарлик образуется, когда красный гигант – по неизвестным пока причинам – быстро теряет
почти всю свою атмосферу, обнажая гелиевое ядро. В результате гравитация центрального тела ослабе-
вает, и планеты от него слегка удаляются. Моделируя процесс, который привел к образованию V391
Пегаса, астрономы установили, где находилась планета до потери атмосферы. Кстати, выяснилось, что
в фазе красного гиганта горячая "поверхность" звезды до планеты не дошла, остановившись в 50 мил-
лионах километров от неё.
Тем не менее поверхность спутника звезда облучала достаточно долго, и как сохранилась такая массив-
ная планета, которая, скорее всего, представляет собой газовый гигант, неизвестно. Кроме того, рассе-
иваясь, звёздная атмосфера не могла миновать находившееся на его пути небесное тело. Однако оно
выжило.
Не исключено, полагают астрономы, что обнаружение массивного спутника у горячего субкарлика не
случайно. По одной из версий, именно притяжение планеты "закрутило" атмосферу звезды, запустив
процесс потери массы; в горячие субкарлики превращаются лишь 2% красных гигантов. По другой, не
исключающей первую, звезда, сильно распухнув, сбросила часть своего вещества на планету, увеличи-
вая её массу. Во втором случае процесс не мог продолжаться слишком долго, так как перетекание ве-
щества привело бы к торможению планеты, и она быстро бы погрузилась в звезду по спиралеобразной
траектории.
Землю ждёт похожая, но всё же иная судьба.
По результатам численных расчётов, через 4,5 миллиарда лет Солнце также исчерпает запасы водорода
и распухнет, достигнув орбиты Венеры, а то и Земли. Однако медленная потеря массы Солнцем в про-
цессе превращения в красный гигант спасёт нашу планету от поглощения – подобно спутнику V391 Peg,
она чуть отодвинется.
Это не спасёт, однако, биосферу, гидросферу и атмосферу, как мы их знаем. Горячие лучи Солнца - крас-
ного гиганта – сначала испарят все океаны, обострив парниковый эффект. Земля станет похожей на Ве-
неру, раскалившись до нескольких сотен градусов по Цельсию, но ненадолго. Постепенно атмосфера
рассеется в пространстве, и когда красный гигант станет белым карликом, расплавленный камень вновь
затвердеет и продолжит обращаться вокруг остывающего «трупа» Солнца, постепенно погружаясь во
мрак.
Однако поскольку детали теории звёздной эволюции всё ещё уточняются, менее скучное и печальное
развитие событий всё ещё возможно. Не исключено, что Солнце всё-таки поглотит Землю, которая бу-
дет медленно приближаться к светилу из-за приливных эффектов. Или полностью испарит её, пока
Земля движется навстречу.
gazeta.ru/science
