Международная группа астрономов, включая исследователей из Университета Аризоны, представила новые данные о газопылевых дисках вокруг молодых звезд.

Ученые использовали мощный радиотелескоп ALMA и опубликовали результаты в The Astrophysical Journal.

Программа AGE-PRO изучила 30 протопланетных дисков у звезд, похожих на Солнце, чтобы понять, как меняется их газовый состав с возрастом.

Оказалось, газ и пыль в дисках исчезают с разной скоростью.

Раньше ALMA исследовала только пыль, но теперь впервые удалось проследить за газом — это ключ к пониманию, как формируются планеты.

Протопланетный диск — это вращающееся облако газа и пыли вокруг молодой звезды, из которого формируются планеты. Со временем вещество диска либо слипается в крупные объекты, либо рассеивается в пространстве.

Теперь у нас есть данные и по газу, и по пыли, — говорит Илария Паскуччи, соавтор исследования. — Газ изучать сложнее: нужно больше времени наблюдений, поэтому потребовалась такая масштабная программа.

Протопланетный диск кружится вокруг звезды миллионы лет, постепенно теряя вещество. От его начальной массы, размера и скорости вращения зависит, какие планеты в нем родятся — газовые гиганты вроде Юпитера или каменистые, как Земля. Срок жизни газа в диске определяет, успеют ли частицы пыли превратиться в астероиды, а затем — в планеты.

Самый неожиданный результат: газ и пыль исчезают не синхронно. Молодые диски активно теряют газ, но со временем этот процесс замедляется. При этом пыль остается дольше.

Газовые гиганты должны формироваться быстрее, чем мы думали, — объясняет руководитель проекта Ке Чжан. — У них меньше времени, чем у каменистых планет.

ALMA уловила слабые сигналы молекул — своего рода «отпечатки пальцев» разных газов. Ученые изучили диски в трех областях звездообразования:

• Офиух  (молодые, 1 млн лет),
• Волк  (1–3 млн лет),
• Верхний Скорпион  (старые, до 6 млн лет).

Диншан Дэн, аспирант из Аризоны, обрабатывал данные по дискам в созвездии Волка:

Раньше мы видели газ только в ярких дисках, теперь — даже в тусклых. Это дает полную картину.

Углерод — основной маркер для изучения дисков, но для точных замеров нужны и другие молекулы.

Например, ион N₂H⁺ помог уточнить массу газа. ALMA также зафиксировала формальдегид, цианистый метил и соединения с дейтерием.

Мы ожидали, что в маленьких дисках газ исчезает быстрее, — говорит Дэн. — Но оказалось, соотношение газа и пыли везде примерно одинаковое.

Этот проект — шаг к пониманию, как рождаются планетные системы. Зная, когда и куда исчезает газ, мы сможет точнее предсказывать, где искать аналоги Земли или Юпитера. Данные помогут уточнить модели формирования экзопланет и даже понять, насколько уникальна наша Солнечная система.

Отметим, что исследование охватило лишь 30 дисков — малая выборка для статистики. Кроме того, ALMA видит только холодный газ, а горячий мог остаться «невидимым». Также неясно, как на результаты повлияли локальные условия в изученных регионах.

Ранее астрономы выяснили, что тикает в созвездии Большой Медведицы.