Планети формуються в протопланетних дисках із газу і пилу, що залишилися після утворення зірки. Думка про те, що цей процес абсолютно очевидний, оманлива. Насправді вченим вдалося знайти не так багато протопланетних дисків, і ще менше вдалося їх вивчити. Тепер у них є чудовий об’єкт для детального вивчення – гігантська “Чівіто Дракули”, або IRAS 23077+6707.
Зображення “Чівіто Дракули”, або IRAS 23077+6707, де поєднані спостереження в різних діапазонах / © Radio: SAO, ASIAA, SMA, K. Monsch et al; Оптичні: Pan-STARRS
Вивчення протопланетних дисків ускладнюється тим, що ми можемо бачити їхню складну тривимірну структуру тільки з однієї точки огляду. Якщо така система повернута до нас “верхом”, астрономи вивчають площину диска: наприклад, шукають розриви – ознаки планет, що зароджуються. Якщо ж система повернута боком, у вчених є можливість вивчити вертикальну структуру диска. У цьому разі щільна “площина” затуляє “сліпуче” світло зірки, даючи змогу побачити більше деталей.
Ще одна складність у вивченні протопланетних дисків – необхідність вести спостереження в різних діапазонах. Так, міліметровий діапазон дає змогу виявити випромінювання, відбите від великих частинок, розмір яких обчислюється міліметрами і сантиметрами. А оптичний і ближній інфрачервоний діапазон допомагає “побачити” найдрібніші пилові частинки мікронного розміру. Вони “плавають” у гігантських півсферах по обидва боки диска.
У статті, опублікованій в The Astrophysical Journal Letters, вчені представили перші результати подібних комбінованих спостережень протопланетного диска IRAS 23077+6707.
Помічений ще у 2016 році, об’єкт розташований трохи збоку від нас і на знімках виглядає як метелик. Однак автори першого докладного опису пропонували назвати його “Чівіто Дракули” – на честь національного уругвайського сендвіча з начинкою з яловичого стейка.
Щільний шар газу і пилу приховує молоду зірку, яка приблизно вдвічі більша в діаметрі і в 2,5 раза масивніша за Сонце. Система все ще оточена залишками газової оболонки – це “крила метелика”. За оцінками, маса самого диска – близько 0,2 сонячної маси, з яких 20 відсотків становлять великі частинки.
Головне – це розмір диска IRAS 23077+6707. Він простягається по небу приблизно на 14 секунд дуги. Попередній рекордсмен, IRAS 18059-3211, або “Гамбургер Гомеса”, займає до 12 секунд дуги. Що більший розмір, то легше проводити спостереження.
Справжній розмір диска поки не може бути точно оцінений. Вчені впевнені, що система розташована в зореутворюючому регіоні в сузір’ї Цефея. Регіон займає величезну частину простору від 580 до 2,6 тисячі світлових років від нас. На такій відстані реальний діаметр диска Чівіто Дракули становить тисячі астрономічних одиниць, або сотні мільярдів кілометрів. Але поки що важливо те, наскільки великим він здається нам.
Цікавою особливістю диска IRAS 23077+6707 є відмінність у “крилах метелика”: одна половина в шість разів яскравіша за іншу. З огляду на те, що диск повернутий до нас своїм краєм (нахил близько 80 градусів), така різниця викликає питання. Ба більше, навіть в ідеально “лежачих” дисках учені помічали подібні асиметрії.
Зліва вгорі: зображення Чівіто Дракули в оптичному та міліметровому діапазонах. Інші ілюстрації: розподіл та інтенсивність випромінювання різних сполук / © Kristina Monsch et al, The Astrophysical Journal Letters (2024)
За припущеннями астрономів, існує кілька фізичних процесів, які можуть породити таку невідповідність у яскравості “крил”. З одного боку, це може бути “спадщиною” перших етапів зореутворення. З іншого боку, з’являється все більше доказів того, що “винуватцями” можуть бути планети. “Чівіто Дракули” якраз і нагадує комп’ютерні моделі таких “перешкод”.
Досить масивна планета може не тільки “вакуумувати” смугу в протопланетному диску, відокремлюючи внутрішню частину від зовнішньої, а й деформувати їх. Як показує моделювання, навіть якщо частини диска відхиляються одна від одної менш ніж на градус, може виникнути величезна тінь. Теоретично, саме це змушує одне “крило” здаватися більш тьмяним.
У дослідженні опублікованому у 2023 році, вчені підрахували, що кількість виявлених дисків із розворотом країв сильно відрізняється від оцінок. Найімовірніше, ми знайдемо ще багато подібних об’єктів, адже навіть такий величезний диск, як Чівіто Дракули, так довго вислизав від астрономів. Що стосується самої IRAS 23077+6707, то, ймовірно, скоро з’являться ще більш точні дослідження її структури.