Астрономы впервые увидели, как образуются спутники планет

Самый большой телескоп в мире позволил разглядеть картину, о которой ещё несколько лет назад и мечтать было нельзя. Учёные наблюдали облако вещества, окружающее новорождённую планету, из которого, вероятно, образуются её спутники.

Об открытии сообщает научная статья, опубликованная в издании Astrophysical Journal Letters международной группой исследователей.

Новые и всё более совершенные астрономические инструменты дарят человечеству одно грандиозное открытие за другим. Каких-то 30 лет назад не было известно ни одной планеты за пределами Солнечной системы, а теперь их найдено более четырёх тысяч, и чуть ли не каждую неделю открываются новые. Некоторое время назад невозможно было себе представить, что люди получат первые прямые изображения экзопланет (правда, пока лишь в инфракрасных лучах). А совсем недавно специалисты впервые "сфотографировали" протопланету, то есть планету на стадии формирования.

Эта "новорождённая" называется PDS 70b и расположена в 320 световых годах от Земли в созвездии Центавра. Недавние наблюдения за ней в самый большой телескоп в мире, VLT, принесли новое потрясающее открытие. Вокруг PDS 70b существует облако вещества, которое, вероятно, является строительным материалом для её будущих спутников.

Такая структура по-английски называется circumplanetary disk, что можно перевести как "околопланетный диск". Теоретики давно считают, что спутники планет-гигантов образуются из таких дисков. Это похоже на формирование самих планет из протопланетного диска вокруг звезды. (Таким образом, системы Юпитера или Сатурна напоминают Солнечную систему в миниатюре не только своим нынешним видом, но, предположительно, и своей историей.)

Астрономы десятилетиями строили модели образования спутников из околопланетных дисков. Но никаких наблюдательных данных о том, что такие диски вообще существуют, не было до самого последнего времени, когда в строй вступили мощнейшие современные инструменты.

"Мы нашли первое доказательство наличия диска из газа и пыли вокруг [протопланеты], известного как околопланетный диск, – утверждает первый автор статьи Валентин Кристианс (Valentin Christiaens) из Университета Монаша в Австралии. – Мы думаем, что большие луны Юпитера и других газовых гигантов родились в таком диске, поэтому наша работа помогает объяснить, как образовались планеты [и их спутники] в нашей Солнечной системе".

Астрономы наблюдали облако вещества, окружающее PDS 70b, на нескольких длинах волн в инфракрасном диапазоне. Правда, чтобы отделить излучение околопланетного диска от свечения родительской звезды, самой протопланеты и протопланетного диска, из которого она сформировалась, им пришлось разработать специальный метод обработки данных.

"Разработанный нами алгоритм может быть использован для извлечения слабых сигналов из других сложных наборов данных", – говорит Кристианс.

Следует подчеркнуть, что астрономы обнаружили только сам околопланетный диск. Тот факт, что из него образуются спутники, следует только из теоретических моделей. Увидеть сами луны PDS 70b техника пока не позволяет. Вообще, ещё ни у одной экзопланеты достоверно не обнаружено спутников. Хотя первые претенденты уже есть.

Наблюдения также помогли заново определить характеристики самой протопланеты. Согласно расчётам авторов, по массе она превосходит Юпитер примерно в десять раз, а по радиусу – в 1,6 раза. Гравитация на поверхности в десять тысяч раз больше земной, а температура составляет 1200–1300 °C. Возможно, в атмосфере планеты присутствует сплошной слой облаков.

Все эти параметры не уникальны. Астрономам известны и гораздо более массивные (до 80 юпитеров), и куда более горячие планеты.

Уникальность PDS 70b состоит в том, что это первая протопланета, для которой получено прямое изображение, а теперь и первая, у которой обнаружен околопланетный диск.

"Наше исследование помогает нам понять, как возникла наша Солнечная система, возраст которой составляет 4,6 миллиарда лет, и как мы сюда попали", – заключает Кристианс.

Заметим, что не все спутники рождаются из подобных дисков. "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о других сценариях. Так, Луна, согласно самой популярной теории, появилась, когда в юную Землю врезалась другая протопланета. А вот спутники Марса могли образоваться из-за удара астероида. Согласно же другой гипотезе, они сами представляют собой астероиды, некогда захваченные гравитацией Красной планеты.