 |
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.
«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.
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.
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
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.
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.
 |
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.