Используя инфракрасную космическую обсерваторию "Джеймс Уэбб", международная команда астрономов выявила сложную структуру дисковых ветров — газовых потоков, которые вырываются из протопланетных дисков молодых звезд. Это открытие предоставляет новую информацию о формировании звездных систем.
Ежесекундно в наблюдаемой Вселенной появляются более 3000 новых звезд. Многие из них окружены протопланетными дисками — вращающимися облаками из газа и пыли, из которых впоследствии образуются планеты. Однако механизмы образования звезд и планетных систем до сих пор изучены недостаточно.
Известно, что важную роль в этом процессе играет аккреция — накопление звездой материи из окружающего диска. Чтобы газ перестал вращаться вокруг звезды и начал падать на нее, он должен потерять часть своего углового момента. Точные механизмы этого явления остаются не до конца понятными.
В последнее время ученые рассматривают дисковые ветры как возможное объяснение. Предполагается, что эти ветры, приводимые в движение магнитными полями и движущиеся со скоростью от 16 до 80 километров в секунду, уносят с поверхности диска часть газа и углового момента.
Исследователи наблюдали за четырьмя молодыми звездами, расположенными "ребром" к Земле. Три из этих светил уже освободились от своих первоначальных газопылевых облаков, став идеальными кандидатами для изучения процессов внутри диска.
Благодаря работе инфракрасного спектрографа NIRSpec (одного из основных инструментов "Джеймса Уэбба") и ранее полученным данным с телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter Array), астрономы получили принципиально новую информацию о газовых потоках, выдуваемых из планетообразующих дисков в космос.
Выяснилось, что ветры имеют сложную трехмерную структуру: в каждом диске обнаружен быстрый и узкий струйный поток, идентифицированный по излучению ионов железа (Fe II), погруженный в более медленный поток молекулярного водорода (H₂), который, в свою очередь, окружен еще более медленным потоком монооксида углерода (CO). Эти различные слои подтверждают теоретические модели "погруженной" морфологии дисковых ветров.
Таким образом, ученые получили первые изображения ветров, способствующих потере углового момента, когда газ теряет часть своей инерции и падает на звезду. Результаты исследования также помогают понять, как образуются звезды и планетные системы.
К другим процессам, влияющим на эволюцию протопланетных дисков, относятся так называемые X-ветры — потоки материи, исходящие от протозвезды и возникающие из-за магнитных сил в аккреционных дисках рядом с формирующимся светилом. Внешние области диска также облучаются интенсивным звездным излучением, что приводит к появлению тепловых ветров.
Авторы исследования пояснили, что различить магнитно-приводимые ветры, тепловые ветры и X-ветры удалось благодаря высокой чувствительности и разрешающей способности космической обсерватории "Джеймс Уэбб".
Полученные данные дают ученым представление о том, как могла выглядеть Солнечная система 4,6 миллиарда лет назад. "Погруженная" морфология ветров подтверждает теоретические предположения о том, что дисковые ветры играют ключевую роль в аккреции материи и формировании планет.
Команда планирует продолжить наблюдения, чтобы глубже понять процессы, происходящие в протопланетных дисках, и получить новую информацию о происхождении звездных систем, подобных Солнечной, а также потенциально обитаемых миров за ее пределами.