Самые чёткие снимки ALMA показывают, что диск Фомальгаута далеко не однороден. Его эксцентриситет уменьшается с расстоянием.
Кольцо, окружающее звезду Фомальгаут.
NSF/AUI/NSF NRAO/Б. Сакстон
Почти 20 лет астрономы были озадачены странным диском из пыли и обломков, вращающимся вокруг Фомальгаута, яркой звезды всего в 25 световых годах от Земли. В отличие от аккуратных, центрированных полос, которые мы ожидаем увидеть вокруг звёзд, этот диск выглядел перекошенным, как будто саму звезду сдвинули в сторону.
Почему диск такой неровный, и что могло поддерживать его в таком состоянии сотни миллионов лет, оставалось загадкой. Однако благодаря самым чётким на сегодняшний день изображениям, полученным с помощью Большой Атакамской миллиметровой/субмиллиметровой антенной решетки (ALMA), исследователи наконец-то разгадали часть этой загадки.
«Наши наблюдения впервые показывают, что эксцентриситет диска непостоянен. Он постепенно уменьшается с расстоянием, что ранее не было убедительно продемонстрировано ни в одном из осколочных дисков», — заявил Джошуа Беннетт Ловелл, ведущий исследователь и посол ALMA в Национальном научном фонде США.
Расшифровка секретов странного диска
Ранние модели всегда предполагали, что эксцентриситет (неоднобокость) диска звезды Фомальгаут фиксирован. Однако эти простые подгонки не могли соответствовать тому, что фактически наблюдали телескопы.
Северо-западная сторона кольца светится примерно на 21% ярче юго-восточной, а само кольцо примерно на четыре астрономические единицы (3,71 x 108 миль) шире с юго-восточной стороны. Единый, равномерный эксцентриситет не мог бы объяснить как сдвиги яркости, так и асимметрию ширины.
Чтобы проверить новую идею, команда Ловелла построила модель, в которой эксцентриситет меняется с расстоянием от Фомальгаута. Применение этой модели непосредственно к данным ALMA показало резкое снижение: внутренний диск более вытянут, а внешний край ближе к круглому.
Такая форма соответствует прогнозам о том, как гравитация гигантской планеты может формировать близлежащую материю, и моделирование показывает, что эта структура может сохраняться более 440 миллионов лет, что соответствует нынешнему возрасту системы Фомальгаут. Это подтверждает предположение о том, что массивная скрытая планета, вращающаяся внутри диска, формировала её структуру с самого начала существования системы.
Авторы исследования максимально продвинули старую идею фиксированного эксцентриситета, сравнив данные ALMA в миллиметровом диапазоне с инфракрасными картами космического телескопа имени Джеймса Уэбба. Они обнаружили, что ни одна модель с постоянным эксцентриситетом не способна воспроизвести изменения яркости и ширины. Только допуская изменение эксцентриситета, можно объяснить особенности кольца.
«Мы не смогли найти модель с фиксированным эксцентриситетом, которая могла бы объяснить эти странные особенности диска Фомальгаута. Сравнивая старую и новую модели, мы теперь можем лучше интерпретировать этот диск и реконструировать историю и современное состояние этой динамической системы», — сказал Джей Читтиди, один из авторов исследования и аспирант Университета Джонса Хопкинса.
Более того, чтобы обеспечить прозрачность, команды также опубликовали свой код моделирования, чтобы другие могли применить его к аналогичным системам.
Новый способ обнаружения скрытых космических тел
Это открытие выходит за рамки объяснения пылевого гало одной звезды. Оно даёт астрономам новый диагностический инструмент. Градиенты эксцентриситета в дисках из обломков могут служить «отпечатками пальцев» невидимых планет.
Так же, как Нептун был открыт благодаря своему гравитационному воздействию задолго до того, как его увидели напрямую, скрытые миры вокруг других звезд могут впервые проявить себя в форме окружающей пыли.
Однако это исследование имеет и некоторые ограничения. Планета, предположительно ответственная за это, пока не наблюдалась, и другие процессы, такие как столкновения пыли или самогравитация внутри кольца, также могут влиять на его структуру.
Для дальнейшего подтверждения своих результатов исследователи получили дополнительные данные наблюдений с ALMA, которые позволят составить ещё более подробную карту диска. С помощью этих данных они надеются подтвердить наличие градиента и, возможно, получить более точную информацию о самой планете.
Это исследование освещено в двух статьях. С ними можно ознакомиться здесь и здесь.
Sourse: interestingengineering.com
