|
Как газ превращается в диски, формирующие планеты
|
|
|
|
Международная команда, возглавляемая доктором Индрани Дасом из Института астрономии и астрофизики Академии Синика (ASIAA), впервые продемонстрировала, как газ, поступающий из звездообразующих ядер, постепенно превращается в диски, формирующие планеты. Их результаты, основанные на численном моделировании и наблюдениях с помощью большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Atacama (ALMA), опубликованы сегодня в Astrophysical Journal.
|
|
|
|
Протопланетные диски образуются вокруг молодых звезд, когда ядра плотных молекулярных облаков разрушаются под действием собственной гравитации. Внешняя оболочка из газа и пыли, известная как оболочка, окружает и питает как молодую звезду, так и формирующийся диск. Хотя хорошо известно, что планеты в конечном итоге формируются внутри этих дисков и движутся по кеплеровским орбитам, механизм, который преобразует быстрое движение газа из оболочки в упорядоченное кеплеровское движение внутри диска, оставался загадкой на протяжении десятилетий.
|
|
|
|
Основываясь как на теоретических, так и на наблюдательных данных, недавнее исследование показало, что на границе раздела оболочка-диск молодой звездно-дисковой системы существует отчетливая переходная зона, которую Das назвала ENDTRANZ (Envelope Disk Transition Zone). Результаты показали, что в этой переходной зоне движение падающего газа постепенно переходит в кеплеровское. Важно отметить, что этот переход не является резким и противоречит более ранним моделям падения, основанным на классической динамике пробных частиц.
|
|
|
|
|
|
|
"Существование ENDTRANZ естественным образом является результатом перераспределения массы и углового момента во время формирования дисков вокруг молодых звезд. Этот процесс в конечном счете определяет, как падающий материал из оболочки, которая вращается медленнее кеплеровской скорости, распространяется, образуя диск, и постепенно переходит в упорядоченное кеплеровское вращение", — объяснил Дас, подчеркнув, что открытие ЭНДТРАНЦА является важным шагом вперед в понимании того, как звезды и планетные системы, включая нашу собственную. форма солнечной системы.
|
|
|
|
Чтобы определить физику ENDTRANZ, команда сначала провела численное моделирование с использованием FEOSAD, кода, который моделирует систему звезда-диск, начиная с коллапса ядра беззвездного облака. Их результаты показали, что переход от падающей вращающейся оболочки к вращающемуся диску постепенно разворачивается посредством "скачка" через конечную толщину в радиальном профиле удельного углового момента, который они определили как новую характеристику ENDTRANZ.
|
|
|
|
Удельный угловой момент определяется как суммарный угловой момент на единицу массы, описывающий, с какой скоростью и на каком расстоянии движется по орбите объект, независимо от его массы. Таким образом, он служит мощным инструментом для понимания того, как вещество, вращающееся с разной скоростью, перестраивается в процессе эволюции от сжимающихся газовых облаков к дискам. Эта систематическая реорганизация аналогична атмосферной конвекции, при которой циркуляция происходит организованным образом: теплый воздух поднимается, а холодный опускается при обмене теплом.
|
|
|
|
"Этот индикатор КОНЕЧНОГО перехода в виде скачка в определенном профиле углового момента, по существу, проявляется в постепенном изменении скорости вращения. Это изменение в поведении вращения обеспечивает диагностическую основу для понимания физических процессов, которые влияют на эволюцию диска", - сказал Шантану Басу, соавтор исследования.
|
|
|
|
Команда также изучила L1527 IRS, молодую звезду, расположенную примерно в 450 световых годах от Земли в молекулярном облаке Тельца, в котором находится диск радиусом около 70 астрономических единиц. Используя наблюдения в программе eDisk (Embedded Disks in Planet Formation) с высоким разрешением ALMA Large, исследователи впервые выявили аналогичный скачок в радиальном профиле удельного углового момента при переходе от оболочки к диску у L1527 IRS. Этот наблюдаемый скачок, охватывающий радиальную ширину около 16 астрономических единиц, подтвердил существование переходной зоны.
|
|
|
|
"Сначала я не поверил, что данные наблюдений IRS L1527 показали признаки ЭНДТРАНЗА, но, к моему удивлению, они были налицо! Тщательный анализ и сравнение радиальной зависимости удельного углового момента между данными наблюдений и моделированием помогли выявить признаки конечного перехода в L1527 IRS", - сказал Нагаеси Охаси, главный исследователь программы ALMA eDisk large и еще один соавтор этого исследования.
|
|
|
|
"Интересно, что модель ENDTRANZ демонстрирует значительные локальные вариации кинематики по окружности диска и в сочетании с наблюдениями может дать представление о сложной спиральной структуре протопланетного диска", - прокомментировал Эдуард Воробьев, другой соавтор исследования.
|
|
|
|
Эта новаторская работа открывает перед ENDTRANZ новый рубеж в изучении формирования звезд и планет, открывая путь к более глубокому изучению его сложной физики и поиску его признаков в других молодых звездных системах. Во многих отношениях команда считает, что это только начало.
|
|
|
|
Источник
|
