Не позволяйте вчерашнему дню влиять на себя сегодня

Телескоп «Хаббл» обнаружил таинственную структуру

Диск обломков Бета Пикторис

На этой иллюстрации, выполненной художником, изображен диск обломков Бета Пикторис (вид сбоку, как он выглядит с Земли), вихревые потоки газа и пыли показаны оранжевым цветом. Вторичный диск, обнаруженный ранее, виден как беловатая структура ниже плоскости основного диска. Справа видна структура «Кошачий хвост», простирающаяся далеко в космос. (NASA, ESA, CSA, STScI, Ralf Crawford (STScI))


🔷 Новые наблюдения молодой звездной системы выявили неожиданную космическую структуру


Астрономы наконец-то обнаружили в видимом свете загадочную огромную пылевую структуру, раскрыв новые подробности о том, что может быть остатками мощного столкновения планет. Известная как «Кошачий хвост», эта структура простирается на расстояние до 1000 астрономических единиц (около 93 миллиардов миль) в молодой звездной системе Бета Пикторис.

Бета Пикторис, расположенная в 63 световых годах от Земли в созвездии Пиктор (что в переводе с латыни означает «художник»), окружена огромным диском пыли и каменистых обломков. «Кошачий хвост» был обнаружен в инфракрасном диапазоне с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, но оставался скрытым для телескопов, наблюдающих в более коротких волнах. Теперь новые изображения, полученные с помощью космического телескопа Хаббл, в сочетании с наблюдениями, проводившимися более 14 лет, помогают астрономам исследовать его состав, геометрию и возможное происхождение.

🔷 Почему эта огромная пылевая структура была практически невидима


«Как ни странно, ранее эта особенность наблюдалась только с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, который обнаруживает инфракрасное излучение, но оставалась невидимой на более коротких длинах волн, что долгое время ставило в тупик научное сообщество», — сказал Арин Авсар, аспирант Университета Аризоны, возглавлявший исследование.

Объяснение может заключаться в самой пыли. «Мы считаем, что "Кошачий хвост" до сих пор ускользал от наших наблюдений в видимом свете из-за того, из чего он состоит», — объяснил Авсар. «Он почти полностью состоит из так называемого органического тугоплавкого материала, который в значительной степени основан на углероде. Эти длинные цепочки атомов углерода поглощают видимый свет, поэтому они довольно черные».

Наблюдения также указывают на то, что структура содержит микроскопические пылевые частицы с исключительно пористой, рыхлой структурой. Хотя частицы имеют размер всего около микрона, их внутреннюю структуру трудно объяснить с помощью традиционных моделей столкновений планет. «Никто не понимает, как могут образовываться такие мелкие пылевые частицы с такой пористой структурой, как мы видим здесь, и именно поэтому мы изучаем эту особенность», — сказал Авсар.

Структура «Кошачий хвост» (белая стрелка)

Наблюдения, проведенные с помощью космического телескопа «Хаббл», впервые в видимом спектре света выявили структуру «Кошачий хвост» (белая стрелка). В отличие от первоначальных наблюдений, проведенных с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», которые обнаружили тепловое излучение пылевых частиц с помощью инфракрасного излучения, на новых изображениях хвост выглядит короче, поскольку чем дальше шлейф пылевых частиц от звезды, тем меньше света они отражают. (Источник: Avsar et al.)


🔷 Могло ли сильное столкновение стать причиной появления «кошачьего хвоста»?


Бета Пикторис примерно 20 миллионов лет, что делает её ценной лабораторией для изучения турбулентной среды, в которой формируются планеты. Её обломочный диск содержит материал, оставшийся после образования планет, включая частицы, образовавшиеся при столкновении более крупных объектов.

«Считается, что "Кошачий хвост" — это результат столкновения крупных тел, например, Плутона», — сказал Авсар, работающий с исследовательскими группами Даниэля Апаи и Кевина Вагнера в Лаборатории лунных и планетарных исследований и обсерватории Стюарда при Университете Аризоны. Такое столкновение могло рассеять огромное количество пыли, хотя точный процесс, приведший к образованию наблюдаемых частиц, остается неясным.

Одна из возможных причин заключается в том, что в результате удара было выделено достаточно тепла, чтобы превратить твердый углерод в пар, который впоследствии остыл и образовал новые частицы. «Возможно, скорости, возникавшие при столкновениях, были настолько высоки, что зерна углерода испарялись, превращались в газ, а затем снова конденсировались по мере охлаждения, и именно поэтому они стали такими пористыми», — сказал Вагнер, научный сотрудник программы Сагана НАСА в обсерватории Стюарда.

🔷 Телескоп Хаббл показал неожиданную форму


Новые наблюдения также изменили представление астрономов о положении «Кошачьего хвоста» в космосе. Ранее предполагалось, что эта структура простирается далеко позади Бета Пикторис с точки зрения Земли, создавая впечатление длинной структуры, уходящей от звезды.

Объединив изображения в видимом свете, полученные телескопом Хаббл, с инфракрасными наблюдениями телескопа Вебб и компьютерным моделированием, исследователи разработали пересмотренную картину трехмерной геометрии объекта. «Мы обнаружили, что вместо того, чтобы простираться на 1000 астрономических единиц позади звезды, «Кошачий хвост» может простираться прямо вбок относительно нас, и у него нет третьего измерения», — сказал Авсар. «Он находится, по сути, в той же плоскости неба, что и звезда, и, возможно, немного простирается позади нее».

Результаты исследования, опубликованные в журнале The Astrophysical Journal Letters , показывают, что большая часть видимой длины структуры проходит через наше поле зрения, а не уходит вглубь космоса. Точное трехмерное расположение структуры по-прежнему зависит от моделей, используемых для интерпретации наблюдений

🔷 Гигантская планета, возможно,
искажает окружающую пыль


Используя телескоп Хаббл в новой конфигурации наблюдений, команда также обнаружила ранее невиданное искривление пылевого гало вокруг Бета Пикторис. Это искажение может быть результатом гравитационного влияния Бета Пикторис b, одной из трех известных планет в системе и газового гиганта, масса которого примерно в 10 раз превышает массу Юпитера.

«Это дает нам еще одно доказательство того, как гигантские планеты влияют на кометы благодаря своей огромной гравитационной силе, — сказал Авсар. — Это свидетельство того, насколько сильно эти массивные планеты действительно влияют на окружающую их пыль и ледяные тела на расстоянии сотен астрономических единиц».

Подобные гравитационные взаимодействия, вероятно, имели место и на ранних этапах истории нашей Солнечной системы. Когда поясу Койпера было около 20 миллионов лет, он, возможно, содержал сотни объектов размером с Плутон, упакованных в гораздо более плотную область, чем та, что существует сегодня. Со временем гравитационное влияние гигантских планет изменило орбиты многих из этих тел, рассеяв некоторые из них в разных областях или полностью выбросив их из Солнечной системы.

Наблюдения с помощью телескопа «Бета Пикторис» позволяют исследовать аналогичные процессы в гораздо более молодой планетной системе, где столкновения и гравитационные возмущения все еще формируют распределение вещества вокруг звезды.