Прямое наблюдение формирования в спиральных структурах протопланетных дисков
Процессы формирования планет внутри газопылевых дисков у молодых звезд остаются одной из ключевых тем современной астрофизики. Недавно с помощью инструмента ERIS на Очень Большом Телескопе (VLT) Европейской южной обсерватории получены данные, прямо указывающие на присутствие формирующейся планеты в спиральной структуре протопланетного диска HD 135344 B, расположенного в 440 световых годах от Земли в созвездии Волка.
На снимках заметен компактный яркий объект у основания одного из спиральных рукавов — именно в той области, где теория предсказывала наличие массивного тела, способного искажать газ и пыль в диске. Предполагаемая масса протопланеты составляет около двух масс Юпитера, а расстояние до звезды сопоставимо с орбитой Нептуна. Сигнал собственного излучения объекта, встроенного в плотные слои диска, подтверждает, что это не просто скопление вещества, а действительно зарождающееся планетное тело.
Ранее спиральные узоры в этом диске фиксировали инструменты SPHERE и ALMA, однако прямых признаков планеты не обнаруживали. ERIS же позволил изолировать излучение протопланеты, что значительно повышает уверенность в ее существовании и связывает морфологию диска с конкретным объектом.
Параллельно проводились наблюдения системы V960 Mon в созвездии Единорога, где в условиях гравитационной неустойчивости диска формируются крупные скопления вещества. Здесь в ярком и обширном участке спирального рукава также найден компактный яркий источник, который может оказаться как формирующейся планетой, так и коричневым карликом — объектом, не набравшим достаточной массы для старта термоядерных реакций.
Подтверждение формирования объекта через гравитационную неустойчивость станет важным дополнением к классической модели аккреции и поможет объяснить быстрый рост массивных тел на больших расстояниях от звезды. Непосредственные детекции протопланет внутри дисковых спиралей открывают новые возможности для тестирования и уточнения численных моделей формирования планетных систем.
1. doi.org/10.1051/0004-6361/202554472
2. iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ade996
Вероятное прямое обнаружение звездного компаньона Бетельгейзе
Процессы эволюции массивных звезд, в частности, красных сверхгигантов, остаются одной из приоритетных задач современной астрофизики. Бетельгейзе представляет собой полуправильную переменную звезду (тип SRc) с радиусом ~700 радиусов Солнца. Ее фотометрическая переменность характеризуется основным периодом около 400 дней и дополнительным циклом порядка 2100 дней. Анализ «Великого потемнения» в 2019–2020 годах показал, что падение светимости обусловлено образованием и распространением значительного пылевого облака вблизи фотосферы, а не приближением к стадии взрыва сверхновой.
Архивные данные, включающие как визуальные наблюдения, так и рентгеновские снимки, не позволяли обнаружить убедительных признаков компаньона, способного обуславливать долгопериодическую переменность [3]. Новые исследования и применение спекл-интерферометра с короткими экспозициями на инструменте ‘Alopeke, установленном на восьмиметровом телескопе Gemini North в рамках программы NN-EXPLORE, позволили выявить оптически слабый объект на расстоянии около четырех астрономических единиц от фотосферы Бетельгейзе. Яркость компаньона оказывается примерно на шесть звездных величин ниже, чем у основной компоненты. Результаты исследований опубликованы на сервере препринтов arXiv.org, сайте обсерватории и в The Astrophysical Journal Letters [4, 5, 6].
Спектральный анализ указывает на принадлежность обнаруженного объекта к классам A, B или F звезд Главной последовательности с оценочной массой около 1,5 солнечной. Положение компаньона внутри расширенной внешней оболочки Бетельгейзе свидетельствует о тесном гравитационном и динамическом взаимодействии между компонентами системы. Наблюдаемое разделение и контрастность соответствуют возможным параметрам орбиты, что позволяет формализовать модель эволюции данной пары.
Запланированные серии наблюдений, включая период максимального углового разделения в ноябре 2027 года, направлены на уточнение орбитальных элементов и оценки влияния компаньона на морфологию и переменную светимость сверхгиганта. Сопоставление полученных данных с численными моделями динамики систем высокой массы позволит более точно определить временны́е и физические характеристики поздних этапов эволюции красных сверхгигантов.
3. researchgate.net/publication/234188873_On_a_Possible_Close_Companion_to_aOri
5. noirlab.edu/public/news/noirlab2523/
6. iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/adeaaf
Экстремальная экзопланета с ультракоротким периодом
Международная команда астрономов проанализировала данные, полученные с помощью космического телескопа TESS, и выявила новую каменистую экзопланету, обращающуюся вокруг близкой звезды. Объект, получивший обозначение TOI-2431 b, имеет радиус около 1,53 радиуса Земли и массу примерно 6,2 массы Земли, что соответствует средней плотности порядка 9,4 г/см3.
Орбитальный период составляет всего 5,4 часа, что позволяет отнести TOI-2431 b к числу экзопланет с наименьшим известным периодом обращения вокруг звезды.
Обнаружить TOI-2431 b удалось благодаря комбинации нескольких методов: регистрации транзитов на кривой блеска (TESS), уточнению массы и орбитальных параметров посредством высокоточной спектроскопии радиальных скоростей и подтверждению отсутствия ложных сигналов при помощи интерферометрического метода. Родительская звезда относится к спектральному классу K7V и находится на расстоянии примерно 117 световых лет от нас в созвездии Кита.
Планета обращается по почти круговой орбите на расстоянии около 0,0063 астрономических единиц от своей звезды. Такое расположение создает условия для значительного приливного деформирования экзопланеты. Расчетная температура поверхности TOI-2431 b приближается к 2000 K, что указывает на расплавленное состояние коры.
Время, за которое орбита планеты сократится до разрушительного предела приливным воздействием, оценивается в ~31 млн лет, что является самым коротким среди известных экстремальных короткопериодных планет. Этот факт делает систему TOI-2431 интересной для изучения динамической эволюции подобных объектов и проверки моделей приливной диссипации в звездных системах.
Яркость родительской звезды делает ее доступной для фазовых спектроскопических наблюдений с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб». Такие наблюдения могут дать информацию о распределении температуры на поверхности планеты и, возможно, о составе расплавленного материала. Фиксация фазовых кривых позволит оценить наличие остаточной атмосферы и уточнить геофизические параметры небесного тела.
Результаты расширят наши представления о предельных характеристиках каменистых экзопланет и их эволюции под влиянием сильных гравитационных и термических воздействий. TOI-2431 b представляет собой естественную лабораторию для изучения процессов расплавления поверхности, приливного нагрева и орбитального уплотнения в условиях экстремального сближения с родительской звездой.
Холодная «баня» на границе звезд и планет
Процессы формирования и эволюции субзвездных объектов, массы которых находятся на границе между гигантскими экзопланетами и полноценными звездами, представляют собой важное направление современных исследований. Особую интересную подгруппу составляют Y-карлики — коричневые карлики с эффективной температурой ниже 500 K, которые считаются самыми холодными и слабосветящимися из известных субзвездных объектов. Среди них WISE 1738 выделяется близостью к нам (около 23,9 светового года) и эффективной температурой порядка 402 K (≈129 °C).
Ранее оценки его массы и радиуса значительно колебались: предлагались значения от примерно 5 до 59 масс Юпитера и от долей до 1,2 радиуса Юпитера. Для устранения этих расхождений была проведена комбинированная кампания спектроскопических наблюдений в диапазоне 5–18 мкм инструментом MIRI космического телескопа «Джеймс Уэбб» и в диапазоне 0,98–2,2 мкм с помощью HST/WFC3 и Gemini/GNIRS. Обработка данных методом Neural Posterior Estimation и применение модели petitRADTRANS позволила получить согласованные оценки физических параметров WISE 1738.
Результаты анализа показывают, что радиус объекта составляет приблизительно 1,14 RJup, масса — около 13 MJup, возраст — 1–4 млрд лет, а период вращения — около шести часов. Болометрическая светимость карлика L⊙ ≈ –6,52. Атмосферный состав включает воду (H₂O), метан (CH₄), аммиак (NH₃), угарный газ (CO) и углекислый газ (CO₂). Признаки химии вне равновесия, обусловленные вертикальным перемешиванием, проявляются в избытке CO и CO₂ по сравнению с равновесными моделями. Соотношение C/O оценивается в ≈1,35, а показатель металлическости [M/H] — в ≈+0,34.
Дополнительный интерес представляет облачная структура: моделируется формирование облаков из Na₂S и KCl, что может приводить к фотометрической вариабельности порядка нескольких процентов с периодом, совпадающим с вращением карлика. Мониторинг этих колебаний важен для понимания динамики атмосферы при низких температурах.
Простая аналогия: в традиционной финской сауне температура воздуха обычно держится в диапазоне 75–105 °C, а при экстремальных режимах для любителей «погорячее» она может доходить до 110–120 °C. Таким образом, «поверхностная» температура WISE 1738 (~129 °C) близка к пределам человеческой термальной выносливости в сауне. Разумеется, отсутствие твердой поверхности, а также высокие давление и гравитация делают посещение подобной «сауны» невозможным, тем не менее эта аналогия наглядно иллюстрирует, насколько «приемлемыми» бывают условия на самых ультрахолодных коричневых карликах.
В дальнейшем запланированы новые сеансы наблюдений на «Уэббе» и фотометрия для уточнения процессов кислородного секвестра, динамики облаков Na₂S/KCl. Эти данные помогут улучшить модели теплопереноса и химического обогащения субзвездных атмосфер и установить связи между Y-карликами и массивными экзопланетами.
Изображение номера: Детализированный снимок ближайшей к Земле звезды
Яркий, хорошо детализированный объект на снимке является звездой типа G2 V и считается желтым карликом. Обозначение «G2» означает, что он принадлежит ко второй категории желтых звезд класса G с температурой поверхности около 5800 K. Буква «V» указывает на статус звезды Главной последовательности.
Радиус объекта составляет около 695 700 км. На долю этого светила приходится 99,86% общей массы всей Солнечной системы. Однако в масштабах Вселенной оно считается звездой средних размеров. Некоторые звезды могут быть в десять раз меньше, чем эта звезда, в то время как видимые размеры других могут быть значительно больше (как и их масса).
Возраст этой звезды оценивается примерно в 4,6 млрд лет, в настоящее время она находится в середине своего жизненного цикла. Солнце принадлежит к поколению звезд, известному как Население I, — это молодые, богатые металлами звезды, обычно встречающиеся в спиральных рукавах галактики Млечный Путь.
Алексей Кудря
Загрузка...