Сегодня известно, что планеты образуются из огромных дисков газа и пыли, окружающих новорожденные звезды, известных как протопланетные диски. Они могут простираться на тысячи миллионов километров. Со временем частицы в этих протопланетных дисках сталкиваются, объединяются и в конечном итоге превращаются в тела размером с планету. Однако более тонкие детали эволюции этих планетообразующих дисков остаются загадкой.
SPHERE — недавнее дополнение к набору инструментов VLT, и благодаря сочетанию новейших технологий, он обеспечивает мощный метод прямого изображения мелких деталей протопланетных дисков. Взаимодействие между протопланетными дисками и растущими планетами может придавать дискам различные формы: огромные кольца, спиральные рукава или затененные пустоты.
Они представляют особый интерес, поскольку однозначная связь между этими структурами и скульптурными планетами еще не обнаружена; загадку, которую стремятся разгадать астрономы. К счастью, специализированные возможности SPHERE позволяют исследовательским группам непосредственно наблюдать эти поразительные особенности протопланетных дисков.
Например, RX J1615 — молодая звезда, которая находится в созвездии Скорпиона, в 600 световых годах от Земли. Команда под руководством Йоса де Бура из Лейденской обсерватории в Нидерландах обнаружила сложную систему концентрических колец, окружающих молодую звезду, образующих форму, напоминающую титаническую версию колец, окружающих Сатурн. Такое сложное моделирование колец в протопланетном диске было отображено всего несколько раз, и, что еще более интересно, всей системе, кажется, всего 1,8 миллиона лет. Диск показывает намёки на то, что он был сформирован планетами, всё ещё находящимися в процессе формирования.
Возраст недавно обнаруженного протопланетного диска делает RX J1615 выдающейся системой, поскольку большинство других примеров протопланетных дисков, обнаруженных до сих пор, относительно стары или эволюционировали. Неожиданный результат де Бура был быстро отражен в выводах группы под руководством Кристиана Гински из Лейденской обсерватории.
Они наблюдали молодую звезду HD 97048, расположенную в созвездии Хамелеон, примерно в 500 световых годах от Земли. Путем кропотливого анализа они обнаружили, что ювенильный диск вокруг этой звезды также сформировался в концентрические кольца. Симметрия этих двух систем — удивительный результат, поскольку большинство протопланетных систем содержат множество асимметричных спиральных рукавов, пустот и вихрей. Эти открытия значительно увеличили количество известных систем с множеством высокосимметричных колец.
Особенно впечатляющий пример более распространенного асимметричного диска был запечатлен группой астрономов во главе с Томасом Столкером из Института астрономии Антона Паннекука, Нидерланды. Этот диск окружает звезду HD 135344B на расстоянии около 450 световых лет от нас. Хотя эта звезда была хорошо изучена в прошлом, SPHERE позволила команде увидеть протопланетный диск звезды более подробно, чем когда-либо прежде.
Считается, что большая центральная полость и две выступающие спиралевидные структуры, напоминающие рукава, были созданы одной или несколькими массивными протопланетами, которым суждено стать мирами, подобными Юпитеру.Кроме того, были обнаружены четыре темных полосы, очевидно, тени, отбрасываемые движением материала внутри диска HD 135344B.
Примечательно, что одна из полос заметно изменилась в месяцы между периодами наблюдений: редкий пример наблюдения планетарной эволюции происходит в реальном времени, намекая на изменения, происходящие во внутренних областях диска, которые не могут быть непосредственно обнаружены СФЕРОЙ. Эти мерцающие тени не только создают прекрасные изображения, но и предоставляют уникальный способ исследовать динамику самых внутренних областей диска.Как и в случае с концентрическими кольцами, обнаруженными де Боером и Гински, эти наблюдения команды Столкера доказывают, что сложная и изменяющаяся среда дисков, окружающих молодые звезды, по-прежнему способна производить новые удивительные открытия.
Создав внушительный объем знаний об этих протопланетных дисках, эти команды приблизились к пониманию того, как планеты формируют диски, которые их образуют, и, следовательно, к пониманию самого формирования планет.