Протопланетный диск | это... Что такое Протопланетный диск? (original) (raw)

Протоплане́тный диск или проплид (англ. proplyd, protoplanetary disk) — вращающийся околозвёздный диск (англ.)русск. плотного газа вокруг молодой, недавно сформированной звезды, протозвезды, звёзды типа T Тельца или звёзды Хербига (Ae/Be), из которого впоследствии образуются планеты. Протопланетный диск так же может считаться аккреционным диском, поскольку составляющий его газообразный материал со внутреннего радиуса может падать на поверхность звезды.

Протопланетный диск в представлении художника.

Протопланетные диски были обнаружены вокруг нескольких молодых звёзд нашей Галактики, первым из которых был открыт диск вокруг звезды β Живописца в 1984 г. Вскоре наблюдения орбитального телескопа «Хаббл» выявили формирующиеся планетные системы в Туманности Ориона. Астрономы открыли огромные диски из газопылевой материи, похожие на протопланетные, вокруг звёзд Вега, Фомальгаут и Гемма (или Альфекка, α Северной Короны).

Содержание

Формирование

Протозвезда, как правило, формируется из облака молекулярного газа, преимущественно состоящего из молекул водорода. Распределение вещества в таких облаках не бывает равномерным – некоторые области всегда будут иметь несколько большую плотность, чем другие. Такие области начинают стягиваться друг к другу, и когда сжатая область молекулярного облака достигает критического размера, массы или плотности, начинается её гравитационный коллапс. По мере уплотнения коллапсирующего облака, случайные движения вещества, изначально присутствовавшие в этом облаке, меняют направление в соответствии с чистым угловым моментом формирующейся звезды, и в силу сохранения момента импульса, увеличивается угловая скорость всей туманности. Увеличение скорости приводит к тому, что вещество, оставшееся по периферии от образующейся звезды, из-за действующей на него центробежной силы распределяется в экваториальной плоскости – облако становится «сплющенным». Коллапс образующейся звезды занимает около 100 тыс. лет, после чего температура её поверхности достигает такого же значения как у звезды с главной последовательности аналогичной массы, и молодое светило становится видимым. Так образуется звезда типа Т Тельца. Аккреция газа на звезду продолжается около 10 миллионов лет[1], перед тем как диск исчезнет, а далее он может быть снесён солнечным ветром молодой звезды или же он может просто перестать излучать. Старейший протопланетный диск из обнаруженных имеет возраст в 25 млн лет[2].

Согласно небулярной гипотезе, из протопланетного диска образуются планеты. Сперва электрослабое, а затем и гравитационное взаимодействия приводят к формированию планетезималей из газа и частиц льда в составе протопланетного диска. Во время этого процесса солнечный ветер выталкивает планетезималь из системы, а аккреция, наоборот, втягивает её на поверхность звезды, тем самым позволяя формирующимся планетам оставаться на практически постоянной орбите.

Случаи быстрого исчезновения

Как предполагалось ранее, образование планет из пыли протопланетного диска, т.е. его исчезновение, должно проходить в течение сотен тысяч и миллионов лет. Однако в июле 2012 года астрономы из США и Австралии сообщили об исчезновении протопланетного диска, который отчётливо наблюдался вокруг звезды TYC 8241 2652 ещё всего-лишь несколько лет назад[3]. Свечение данного протопланетного диска было впервые зафиксировано в 1984 году, и с тех пор в течение около 20 лет было хорошо доступно для наблюдений. Но в 2009 году обнаружилось, что его яркость уменьшилась на 2/3, а к 2010 году диск стал почти неразличим. То есть диск исчез всего лишь приблизительно за три года, что является абсолютным рекордом, никогда не наблюдавшимся ранее.

Сначала в объяснение событию последовало предположение, что, диск, вероятно, не исчез, а лишь оказался заслонен каким-то другим объектом, однако впоследствии эта гипотеза не подтвердилась.

Другое возможное объяснение необычного явления состоит в предположении о частичном вытеснении материала диска фотоиспарительным ветром на более далёкое расстояние, однако в таком случае должна была бы повыситься его светимость в последние годы, чего не наблюдалось.

Ещё одна гипотеза предполагает, что TYC 8241 2652 не имел протопланетного диска с самого начала, а наблюдавшийся с 1984 года диск – это разогретая пыль, выброшенная в космическое пространство в ходе сценария, аналогичного с мегаимпактной моделью формирования Луны. Впоследствии эта пыль могла либо рассеяться, либо осесть на поверхности звезды. Но к данному предположению тоже возникает вопрос относительно слишком быстрого времени.

Одним из объяснений может быть то, что из диска за столь короткое время сформировались планеты, и тогда, получается, что «образование планет происходит намного быстрее и эффективнее», — как считает Карл Мэлис.

Впрочем, дальнейшие, более детальные наблюдения и исследование данных по протопланетным дискам, с целью выявить, уменьшилась ли за последние годы яркость какого-либо ещё из них, вероятно, помогут решить данную проблему.

Связь с абиогенезом

Согласно одному из последних исследований методом компьютерного моделирования, составляющие непосредственную основу жизни сложные органические молекулы могли образоваться из частиц пыли в протопланетном диске Солнца ещё до формирования Земли. По данным компьютерного исследования, подобные процессы могут происходить и в других планетных системах.[4]

См. также

Примечания

  1. ↑ Mamajek, E.E., Meyer, M.R., Hinz, P.M., Hoffmann, W.F., Cohen, M., & Hora, J.L. (2004). «Constraining the Lifetime of Circumstellar Disks in the Terrestrial Planet Zone: A Mid-Infrared Survey of the 30 Myr old Tucana-Horologium Association». The Astrophysical Journal 612 (1): 496–510. DOI:10.1086/422550. Bibcode: 2004ApJ...612..496M.
  2. ↑ White, R.J. & Hillenbrand, L.A. (2005). «A Long-lived Accretion Disk around a Lithium-depleted Binary T Tauri Star». The Astrophysical Journal 621 (1): L65–L68. DOI:10.1086/428752. Bibcode: 2005ApJ...621L..65W.
  3. ↑ У звезды в созвездии Кентавра пропал диск - Правда.Ру
  4. ↑ Moskowitz, Clara Life's Building Blocks May Have Formed in Dust Around Young Sun. Space.com (29 March 2012). Архивировано из первоисточника 8 августа 2012. Проверено 30 марта 2012.

Литература

Просмотр этого шаблона Межзвёздная среда
Составляющие Межзвёздный газ · Межзвёздная пыль · Межзвёздное облако · Космические лучи · Магнитное поле Eagle nebula pillars.jpg
Туманности Диффузная (светлая) туманность · Тёмная туманность · Эмиссионная туманность · Отражательная туманность · Остаток сверхновой · Планетарная туманность · Протопланетарная туманность
Области звездообразования Молекулярное облако · Глобула · Область H II
Околозвёздные образования Аккреционный диск · Протопланетный диск · Полярные струйные течения · Объект Хербига — Аро
Излучение Звёздный ветер · Реликтовое излучение