stringtranslate.com

Диск обломков

Наблюдение космического телескопа Хаббл за кольцом обломков вокруг Фомальгаута . Внутренний край диска мог быть сформирован орбитой Фомальгаута b, справа внизу.

Диск обломков ( американский английский ) или диск обломков ( английский Содружество ) — это околозвездный диск пыли и обломков на орбите вокруг звезды . Иногда эти диски содержат заметные кольца, как показано на изображении Фомальгаута справа. Диски обломков встречаются вокруг звезд со зрелыми планетными системами, включая по крайней мере один диск обломков на орбите вокруг эволюционировавшей нейтронной звезды . [1] Диски обломков также могут образовываться и поддерживаться как остатки столкновений между планетезималями, также известными как астероиды и кометы. [2]

По состоянию на 2001 год было обнаружено более 900 кандидатов на звездный диск. Обычно их обнаруживают, исследуя звездную систему в инфракрасном свете и ища избыток излучения сверх того, что испускается звездой. Предполагается, что этот избыток является излучением звезды, которое было поглощено пылью в диске, а затем повторно излучено в виде инфракрасной энергии. [3]

Диски мусора часто описываются как массивные аналоги мусора в Солнечной системе . Большинство известных дисков мусора имеют радиусы 10–100 астрономических единиц (а. е.); они напоминают пояс Койпера в Солнечной системе, хотя пояс Койпера не имеет достаточно большой массы пыли, чтобы быть обнаруженным даже вокруг ближайших звезд. Некоторые диски мусора содержат компонент более теплой пыли, расположенный в пределах 10 а. е. от центральной звезды. Эту пыль иногда называют экзозодиакальной пылью по аналогии с зодиакальной пылью в Солнечной системе.

История наблюдения

Изображения диска вокруг AU Microscopii , полученные с помощью VLT и Hubble . [4]

В 1984 году с помощью спутника IRAS вокруг звезды Вега был обнаружен диск из обломков . Первоначально считалось, что это протопланетный диск , но теперь известно, что это диск из обломков из-за отсутствия газа в диске и возраста звезды. Первые четыре диска из обломков, обнаруженные с помощью IRAS, известны как «сказочная четверка»: Вега , Бета Живописца , Фомальгаут и Эпсилон Эридана . Впоследствии прямые изображения диска Беты Живописца показали неровности в пыли, которые были приписаны гравитационным возмущениям невидимой экзопланеты . [5] Это объяснение было подтверждено открытием в 2008 году экзопланеты Бета Живописца b . [6]

Известно , что другие звезды, содержащие экзопланеты, включая первую, обнаруженную с помощью прямой съемки ( HR 8799 ), также содержат диски из мусора. Сообщалось, что близлежащая звезда 55 Cancri , система, которая также содержит пять планет, также имеет диск из мусора, [7] но это обнаружение не может быть подтверждено. [8] Структуры в диске из мусора вокруг Эпсилон Эридана предполагают возмущения, вызванные планетарным телом на орбите вокруг этой звезды, что может быть использовано для ограничения массы и орбиты планеты. [9]

24 апреля 2014 года НАСА сообщило об обнаружении дисков из мусора на архивных изображениях нескольких молодых звезд HD 141943 и HD 191089, впервые полученных в период с 1999 по 2006 год с помощью космического телескопа Хаббл , с использованием новых улучшенных процессов получения изображений. [10]

В 2021 году наблюдения за звездой VVV-WIT-08, которая была скрыта в течение 200 дней, могли быть результатом прохождения диска обломков между звездой и наблюдателями на Земле. [11] Сообщается, что две другие звезды, Эпсилон Возничего и TYC 2505-672-1 , регулярно затмеваются, и было установлено, что это явление является результатом вращения дисков вокруг них в разные периоды, что позволяет предположить, что VVV-WIT-08 может быть похожей и иметь гораздо более длительный орбитальный период, который только что наблюдался наблюдателями на Земле. VVV-WIT-08 в десять раз больше Солнца в созвездии Стрельца .

Источник

Диски мусора, обнаруженные на архивных снимках молодых звезд HD 141943 и HD 191089 , полученных с помощью HST , с использованием улучшенных процессов визуализации (24 апреля 2014 г.). [10]

Во время формирования звезды, подобной Солнцу, объект проходит через фазу T-Тельца , во время которой он окружен богатой газом туманностью в форме диска. Из этого материала образуются планетезимали , которые могут продолжать аккрецировать другие планетезимали и материал диска, чтобы сформировать планеты. Туманность продолжает вращаться вокруг звезды до главной последовательности в течение периода от 1 до 20 миллионов лет , пока она не будет очищена давлением излучения и другими процессами. Затем вокруг звезды может образоваться пыль второго поколения в результате столкновений между планетезималями, которая образует диск из образовавшихся обломков. В какой-то момент своей жизни по крайней мере 45% этих звезд окружены диском из обломков, который затем можно обнаружить по тепловому излучению пыли с помощью инфракрасного телескопа. Повторные столкновения могут привести к тому, что диск сохранится в течение большей части жизни звезды. [12]

Типичные диски мусора содержат мелкие зерна размером 1–100  мкм . Столкновения измельчают эти зерна до субмикрометровых размеров, которые будут удалены из системы давлением излучения от звезды -хозяина . В очень разреженных дисках, таких как в Солнечной системе, эффект Пойнтинга-Робертсона может заставить частицы вместо этого двигаться по спирали внутрь. Оба процесса ограничивают срок службы диска 10  млн лет или меньше. Таким образом, для того, чтобы диск оставался целым, необходим процесс постоянного пополнения диска. Это может происходить, например, посредством столкновений между более крупными телами, за которыми следует каскад, который измельчает объекты до наблюдаемых мелких зерен. [13]

Для того, чтобы столкновения происходили в диске обломков, тела должны быть достаточно гравитационно возмущены , чтобы создать относительно большие скорости столкновений. Планетная система вокруг звезды может вызывать такие возмущения, как и двойная звезда- компаньон или близкое сближение другой звезды. [13] Наличие диска обломков может указывать на высокую вероятность наличия экзопланет, вращающихся вокруг звезды. [14] Кроме того, многие диски обломков также показывают структуры внутри пыли (например, комки и деформации или асимметрии), которые указывают на присутствие одной или нескольких экзопланет внутри диска. [6] Наличие или отсутствие асимметрии в нашем собственном транснептуновом поясе остается спорным, хотя они могут существовать. [15]

Известные ремни

Вокруг многих звезд, включая Солнце, были обнаружены пояса пыли и мусора, в том числе:

Орбитальное расстояние пояса — это предполагаемое среднее расстояние или диапазон, основанный либо на прямом измерении с помощью визуализации, либо полученный из температуры пояса. Земля находится на среднем расстоянии от Солнца в 1 а.е.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Ван, З.; Чакрабарти, Д.; Каплан, Д.Л. (2006). «Диск обломков вокруг изолированной молодой нейтронной звезды». Nature . 440 (7085): 772–775. arXiv : astro-ph/0604076 . Bibcode :2006Natur.440..772W. doi :10.1038/nature04669. PMID  16598251. S2CID  4372235.
  2. ^ "Spitzer видит пылевые последствия столкновения размером с Плутон". NASA. 2005-01-10. Архивировано из оригинала 2006-09-08 . Получено 2007-01-03 .
  3. ^ "Debris Disk Database". Королевская обсерватория Эдинбурга. Архивировано из оригинала 2008-08-10 . Получено 2007-01-03 .
  4. ^ "Обнаружены таинственные ряби, проходящие через планетообразующий диск" . Получено 8 октября 2015 г.
  5. ^ Хип, С. (2000). «Космический телескоп, спектрограф, коронографические наблюдения за Бетой Живописца». Астрофизический журнал . 539 (1): 435–444. arXiv : astro-ph/9911363 . Bibcode : 2000ApJ...539..435H. doi : 10.1086/309188 .
  6. ^ ab Lagrange, AM (2012). "Положение Beta Pictoris b относительно диска обломков". Astronomy & Astrophysics . 542 : A40. arXiv : 1202.2578 . Bibcode :2012A&A...542A..40L. doi :10.1051/0004-6361/201118274. S2CID  118046185.
  7. ^ "Ученые из Университета Аризоны первыми обнаружили осколочный диск вокруг звезды, вращающейся вокруг планеты". ScienceDaily . 1998-10-03 . Получено 2006-05-24 .
  8. ^ Шнайдер, Г.; Беклин, Э.Э.; Смит, Б.А.; Вайнбергер, А.Дж.; Сильверстоун, М.; Хайнс, Д.К. (2001). «Наблюдения короны NICMOS за 55 Cancri». The Astronomical Journal . 121 (1): 525–537. arXiv : astro-ph/0010175 . Bibcode : 2001AJ....121..525S. doi : 10.1086/318050. S2CID  14503540.
  9. ^ ab Greaves, JS; Holland, WS; Wyatt, MC; Dent, WRF; Robson, EI; Coulson, IM; Jenness, T.; Moriarty-Schieven, GH; Davis, GR; Butner, HM; Gear, WK; Dominik, C.; Walker, HJ (2005). "Структура в диске обломков Эпсилон Эридана". The Astrophysical Journal . 619 (2): L187–L190. Bibcode :2005ApJ...619L.187G. doi : 10.1086/428348 .
  10. ^ abcd Харрингтон, Дж. Д.; Виллар, Рэй (24 апреля 2014 г.). "RELEASE 14-114 Astronomical Forensics Uncover Planetary Disks in NASA's Hubble Archive". NASA . Архивировано из оригинала 25.04.2014 . Получено 25.04.2014 .
  11. ^ Карпинети, Альфредо, гигантская звезда, закрытая таинственным «темным, большим, вытянутым» объектом, замеченным астрономами , IFL Science, 11 июня 2021 г.
  12. ^ Томас, Пол Дж. (2006). Кометы и происхождение и эволюция жизни. Достижения в астробиологии и биогеофизике (2-е изд.). Springer. стр. 104. ISBN 3-540-33086-0.
  13. ^ ab Kenyon, Scott; Bromley, Benjamin (2007). "Звездные пролеты и планетарные диски мусора". Смитсоновская астрофизическая обсерватория . Получено 23 июля 2007 г.
  14. ^ Рэймонд, Шон Н.; Армитидж, П.Дж.; и др. (2011). «Диски обломков как указатели формирования планет земного типа». Астрономия и астрофизика . 530 : A62. arXiv : 1104.0007 . Bibcode : 2011A&A...530A..62R. doi : 10.1051/0004-6361/201116456. S2CID  119220262.
  15. ^ де ла Фуэнте Маркос, Карлос; де ла Фуэнте Маркос, Рауль (1 мая 2022 г.). «Искривленное экстремальное транснептуновое орбитальное пространство параметров: статистически значимые асимметрии подтверждены». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters . 512 (1): L6–L10. arXiv : 2202.01693 . Bibcode : 2022MNRAS.512L...6D. doi : 10.1093/mnrasl/slac012 .
  16. ^ «SIMBAD: Запрос по идентификаторам» . Центр астрономических исследований Страсбурга . Проверено 17 июля 2007 г.
  17. ^ Гривз, Дж. С.; Уайетт, М. К.; Холланд, В. С.; Дент, В. Р. Ф. (2004). «Диск обломков вокруг Тау Кита: массивный аналог пояса Койпера». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 351 (3): L54–L58. Bibcode : 2004MNRAS.351L..54G. doi : 10.1111/j.1365-2966.2004.07957.x .
  18. ^ ab "Астрономы обнаружили возможные новые солнечные системы, формирующиеся вокруг соседних звезд Вега и Фомальгаут" (пресс-релиз). Объединенный астрономический центр. 1998-04-21. Архивировано из оригинала 2008-12-16 . Получено 2006-04-24 .
  19. ^ ab Backman, DE (1996). "Пыль в бета-системах PIC / VEGA главной последовательности". Бюллетень Американского астрономического общества . 28 : 1056. Bibcode : 1996DPS....28.0122B.
  20. ^ Сандерс, Роберт (2007-01-08). "Пыль вокруг близлежащей звезды, как снежная пудра". UC Berkeley News . Получено 2007-01-11 .
  21. ^ Lebreton, J.; Augereau, J.-C.; Thi, W.-F.; Roberge, A.; et al. (2012). "Ледяной пояс Койпера вокруг молодой звезды солнечного типа HD 181327". Astronomy & Astrophysics . 539 (1): A17. arXiv : 1112.3398 . Bibcode :2012A&A...539A..17L. doi :10.1051/0004-6361/201117714. S2CID  12704582.
  22. ^ Lisse, CM; Beichman, CA; Bryden, G.; Wyatt, MC (2007). «О природе пыли в осколочном диске вокруг HD 69830». The Astrophysical Journal . 658 (1): 584–592. arXiv : astro-ph/0611452 . Bibcode : 2007ApJ...658..584L. doi : 10.1086/511001. S2CID  53460002.
  23. ^ Крист, Джон Э.; Стапельфельдт, Карл Р.; и др. (октябрь 2010 г.). «Наблюдения HST и Спитцера за кольцом обломков HD 207129». Астрономический журнал . 140 (4): 1051–1061. arXiv : 1008.2793 . Бибкод : 2010AJ....140.1051K. дои : 10.1088/0004-6256/140/4/1051. S2CID  43979052.
  24. ^ ab Калас, Пол; Грэм, Джеймс Р.; Клэмпин, Марк К.; Фицджеральд, Майкл П. (2006). «Первые рассеянные световые изображения дисков-обломков вокруг HD 53143 и HD 139664». The Astrophysical Journal . 637 (1): L57–L60. arXiv : astro-ph/0601488 . Bibcode :2006ApJ...637L..57K. doi :10.1086/500305. S2CID  18293244.
  25. ^ Wyatt, MC; Greaves, JS; Dent, WRF; Coulson, IM (2005). «Субмиллиметровые изображения пылевого пояса Койпера вокруг Corvi». The Astrophysical Journal . 620 (1): 492–500. arXiv : astro-ph/0411061 . Bibcode : 2005ApJ...620..492W. doi : 10.1086/426929. S2CID  14107485.
  26. ^ Мерхен, ММ; Телеско, СМ; Пакхэм, К.; Кехо, TJJ (2006). «Разрешение в среднем инфракрасном диапазоне диска обломков радиусом 3 а.е. вокруг Зеты Зайца». Письма астрофизического журнала . 655 (2): L109. arXiv : astro-ph/0612550 . Бибкод : 2007ApJ...655L.109M. дои : 10.1086/511955. S2CID  18073836.
  27. ^ Голимовски, Д.; и др. (2007). "Наблюдения и модели осколочного диска вокруг К-карлика HD 92945" (PDF) . Калифорнийский университет, кафедра астрономии в Беркли . Получено 17 июля 2007 г.
  28. ^ Уильямс, Джонатан П. и др. (2004). «Обнаружение холодной пыли вокруг звезды G2V HD 107146». Astrophysical Journal . 604 (1): 414–419. arXiv : astro-ph/0311583 . Bibcode :2004ApJ...604..414W. doi :10.1086/381721. S2CID  18799183.
  29. ^ СУ, КИЛ; и др. (2008). «Исключительно большой диск обломков вокруг γ Змееносца». Астрофизический журнал . 679 (2): Л125–Л129. arXiv : 0804.2924 . Бибкод : 2008ApJ...679L.125S. дои : 10.1086/589508. S2CID  9634091.
  30. ^ Маруа, Кристиан; Макинтош, Б.; и др. (ноябрь 2008 г.). «Прямое получение изображений нескольких планет, вращающихся вокруг звезды HR 8799». Science . 322 (5906): 1348–52. arXiv : 0811.2606 . Bibcode :2008Sci...322.1348M. doi :10.1126/science.1166585. PMID  19008415. S2CID  206516630.(Препринт на exoplanet.eu Архивировано 17 декабря 2008 г. на Wayback Machine )
  31. ^ Stark, C.; et al. (2009). "51 Ophiuchus: A Possible Beta Pictoris Analog Measurementd with the Keck Interferometer Nuller". Astrophysical Journal . 703 (2): 1188–1197. arXiv : 0909.1821 . Bibcode :2009ApJ...703.1188S. doi :10.1088/0004-637X/703/2/1188. S2CID  17938884.
  32. ^ Хайнс, Дин К. и др. (2006). «Формирование и эволюция планетных систем (FEPS): открытие необычной системы обломков, связанной с HD 12039». The Astrophysical Journal . 638 (2): 1070–1079. arXiv : astro-ph/0510294 . Bibcode :2006ApJ...638.1070H. doi :10.1086/498929. S2CID  14919914.
  33. ^ Фурлан, Элиз; Сарджент; Кальве; Форрест; Д'Алессио; Хартманн; Уотсон; Грин; и др. (2007-05-02). "HD 98800: Переходный диск возрастом 10 млн лет". The Astrophysical Journal . 664 (2): 1176–1184. arXiv : 0705.0380 . Bibcode :2007ApJ...664.1176F. doi :10.1086/519301. S2CID  14027663.
  34. ^ Калас, Пол; Фицджеральд, Майкл П.; Грэм, Джеймс Р. (2007). «Открытие экстремальной асимметрии в осколочном диске, окружающем HD 15115». The Astrophysical Journal . 661 (1): L85–L88. arXiv : 0704.0645 . Bibcode : 2007ApJ...661L..85K. doi : 10.1086/518652. S2CID  16599464.
  35. ^ Koerner, DW; Ressler, ME; Werner, MW; Backman, DE (1998). "Mid-Infrared Imaging of a Circumstellar Disk around HR 4796: Mapping the Debris of Planetary Formation". Astrophysical Journal Letters . 503 (1): L83. arXiv : astro-ph/9806268 . Bibcode : 1998ApJ...503L..83K. doi : 10.1086/311525. S2CID  12715138.
  36. ^ ab Виллард, Рэй; Вайнбергер, Алисия; Смит, Брэд (1999-01-08). "Видения пылевых дисков и колец, окружающих молодые звезды, полученные с телескопа Хаббл, дают подсказки". HubbleSite . Получено 17 июня 2007 г.
  37. ^ Мейер, М. Р.; Бэкман, Д. (2002-01-08). «Пояс материала вокруг звезды может быть первым шагом в формировании планет земного типа». Университет Аризоны, НАСА. Архивировано из оригинала 2011-06-07 . Получено 2007-07-17 .

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Диски мусора» .