Астрономы представили галерею дисков пыли вокруг молодых звезд с помощью инструмента SPHERE на VLT

Астрономы опубликовали новую коллекцию изображений, демонстрирующих кольца пыли, окружающие молодые звезды, что дает детальное представление о ранней архитектуре планетных систем. Эти результаты получены благодаря наблюдениям, проведенным с помощью прибора SPHERE, установленного на Очень Большом Телескопе (VLT) Европейской Южной Обсерватории (ESO).

Исследование охватило 161 молодую звезду, расположенную вблизи Земли, и задокументировало 51 потенциальную систему, пригодную для формирования планет. Эти системы характеризуются наличием дисков обломков, которые образуются в результате столкновений астероидов или комет, что аналогично Поясу астероидов и Поясу Койпера нашей Солнечной системы. Гаэль Шовен, научный сотрудник проекта SPHERE из Института астрономии Макса Планка, охарактеризовал этот массив данных как «астрономическое сокровище», предоставляющее исключительные сведения о характеристиках дисков обломков и позволяющее делать выводы о существовании ненаблюдаемых малых тел. Ключевые данные касаются изучения дисков обломков в системах возрастом до 50 миллионов лет, поскольку в этот период столкновения еще достаточно часты для генерации обнаруживаемой пыли.

Впервые беспрецедентную детализацию получили для четырех конкретных систем: HD 197481 и HD 39060 продемонстрировали резкие потоки материала (вид с ребра), в то время как HD 109573 и HD 181327 показали почти идеально круглые пылевые кольца (вид с плоскости диска). В противоположность этому, такие системы, как HD 145560 и HD 156623, выявили более хаотичное распределение пыли, что может указывать на более раннюю стадию эволюции. Исследователи, включая Наталию Энглер из ETH Zurich, обработали данные 161 звезды, чье инфракрасное излучение указывало на наличие дисков обломков.

Исследователи пришли к выводу, что наблюдаемые структуры, такие как четко очерченные кольца, тесно связаны с присутствием невидимых планет-гигантов, которые гравитационно очищают окружающие области от мелких тел, подобно тому, как Нептун формирует Пояс Койпера в нашей Солнечной системе. Технически, прибор SPHERE использует коронограф для блокировки яркого света центральной звезды и адаптивную оптику для коррекции атмосферных искажений в реальном времени, что позволяет обнаружить тусклое рассеянное излучение пыли. Эти результаты служат критически важной отправной точкой для будущих исследований, в том числе с использованием таких инструментов, как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) и будущий Чрезвычайно Большой Телескоп (ELT) ESO.

Примечательно, что в системе HD 181327, возраст которой составляет около 23 миллионов лет, JWST в мае 2025 года обнаружил кристаллическую водяную пыль, что подтверждает наличие летучих веществ на ранних этапах формирования планет. Обнаружение водяного льда, составляющего более 20% материала в самых холодных внешних областях диска HD 181327, согласуется с моделями, где лед доставляется на формирующиеся планеты. Таким образом, наблюдения SPHERE о структуре дисков и данные JWST о составе льда в системе HD 181327 дополняют друг друга, предоставляя комплексную картину ранней планетной архитектуры.

Собранная галерея из 51 разрешенного диска из 161 исследованной цели подтверждает, что значительная доля молодых пыльных систем может быть отображена в рассеянном свете с помощью современных методов высококонтрастной визуализации. Сравнение различных систем в едином наборе данных позволило выявить глобальные тенденции: более массивные молодые звезды, как правило, имеют более массивные диски обломков, что согласуется с моделями, предсказывающими более крупные резервуары планетезималей, оставшиеся после коллапса более массивных протопланетных дисков. Эта работа показывает, как выглядела наша Солнечная система на ранних этапах своего развития, более четырех миллиардов лет назад.