Исследование, возглавляемое Паоло Падоаном, исследовательским профессором ICREA в Институте космических наук Университета Барселоны (ICCUB), бросает вызов существующим представлениям о формировании протопланетных дисков вокруг молодых звезд.

Статья, опубликованная в журнале Nature Astronomy, раскрывает, что окружающая среда играет ключевую роль в определении размера и продолжительности жизни этих планетарных дисков, которые являются местами формирования планет.

Когда звезда формируется, она окружена вращающимся диском газа и пыли. Со временем этот материал в конечном итоге образует планеты. Традиционно считалось, что как только диск формируется, он просто теряет слишком много вещества со временем, питая звезду и растущие планеты.

Однако исследование профессора Падоана вводит новую перспективу, показывающую, что молодые звезды на самом деле получают слишком много от своего окружения через процесс, известный как аккреция Бонди-Хойла. Этот процесс способствует повторного образован диска, делая его больше и более долговечным, чем считалось ранее.

"Звезды рождаются в группах или кластерах внутри крупных газовых облаков и могут оставаться в этой среде в течение нескольких миллионов лет после своего рождения," говорит Падоан, первый автор исследования, в настоящее время находящийся в отпуске в Дартмутском колледже (США).

"После формирования звезды ее гравитация может захватывать больше материала из родительского газового облака, что недостаточно для значительного изменения массы звезды, но достаточно для перестройки ее диска.

"Чтобы понять, какую массу может привлечь звезда с помощью аккреции Бонди-Хойла, а также вращение и размер диска, вызванные новым материалом, необходимо смоделировать и понять некоторые фундаментальные свойства хаотического движения межзвездного газа, известного как турбулентность."

Исследование демонстрирует, что аккреция Бонди-Хойла может обеспечить не только массу, но и угловой момент, необходимый для объяснения наблюдаемых размеров протопланетных дисков. Это пересмотренное понимание формирования и эволюции дисков разрешает давние наблюдательные несоответствия и требует значительных пересмотров современных моделей формирования дисков и планет.

Команда профессора Падоана использовала современные компьютерные симуляции и аналитическое моделирование для объяснения размеров протопланетных дисков, измеренных ALMA, самым мощным радиотелескопом в мире. Сочетание теоретических моделей и эмпирических данных обеспечило надежную основу для понимания сложных взаимодействий между молодыми звездами и их окружением.

"Сравнение наблюдаемых данных из симуляций с реальными наблюдениями имеет решающее значение для валидации симуляций," говорит исследователь ICUCB и участник команды Вели-Матти Пелконе.

"Тем не менее, симуляции позволяют нам выйти за рамки наблюдаемых данных к основным структурам плотности, скорости и магнитного поля, а также отслеживать их во времени. В этом исследовании, используя данные симуляций, мы смогли показать, что аккреция Бонди-Хойла играет важную роль на поздних стадиях формирования звезд, увеличивая продолжительность жизни и резерв массы протопланетных дисков."

«С увеличением вычислительной мощности суперкомпьютеров мы сможем моделировать еще более сложные физические процессы в симуляциях, что дополнительно повысит точность этих моделей», — продолжает Пелконе.

«В сочетании с новыми мощными телескопами (такими как космический телескоп имени Джеймса Уэбба и ALMA, проводящими беспрецедентные наблюдения за новообразованными звездами) эти достижения будут способствовать углублению нашего понимания процессов звездообразования».

Последствия данного исследования выходят за рамки лишь формирования звезд и планет. Понимание роли окружающей среды в формировании дисков может пролить свет на условия, необходимые для возникновения обитаемых планет. Это может иметь глубокие последствия для поиска жизни за пределами нашей солнечной системы.

Ссылка на пост: https://www.nature.com/articles/s41550-025-02529-3

На этом изображении туманности "Lynds 483", напоминающей по форме песочные часы, наш взгляд притягивают две молодые протозвезды, которые находятся в центре этого космического шоу. Их танец, как будто специально поставленный для зрителей на Земле, приводит к образованию газопылевых выбросов, вызывая восхищение и любопытство.

Вблизи, в ближнем инфракрасном спектре, мы сталкиваемся с яркими и четкими деталями этой туманности. Инфракрасная камера NIRCam обеспечивает высокое разрешение и раскрывает сложные асимметричные линии, которые перетекают друг в друга, создавая впечатление динамики и движения. Эти линии как будто живут своей жизнью — словно растворяются и снова появляются на фоне космической бездны.

А вот крошечные оранжевые точки на снимке — это звезды, которые, излучая свой свет, пробиваются сквозь плотные облака космической пыли. Эти объекты становятся видимыми благодаря работе инфракрасной камеры, и это именно такие моменты вдохновляют астрономов на новые открытия и исследования.

Линия горизонта этой туманности расположена более чем в 650 световых годах от нашей планеты, в созвездии Змеи. Представьте, как далеко мы можем заглянуть в бездну Вселенной, просто посмотрев на это изображение! Каждый кубический сантиметр этого космоса наполнен невероятными историями, ждущими своего открытия.

Научные исследования туманности подобного рода не только помогают нам понять процесс звездообразования, но и задают актуальные вопросы о природе материи и энергии во Вселенной. Кто знает, какие тайны ещё хранит космос?

Эта цель представляет собой красно-оранжевую протозвезду с большим протопланетным диском, расположенным по краю и окруженным горячими реактивными струями и дисковым ветром. Объект находится на расстоянии 500 световых лет от Земли, в глубине темной туманности, известной как молекулярное облако LDN 1551 (MLB 3-20, TGU H1246 P2). Это облако, почти черное в видимом спектре, простирается на сотни световых лет и удалено от нас на 791 световой год.

Объекты Хербига-Аро, такие как V1213 Тельца (HH 30 IRS, Телец L1551 6 и другие), представляют собой яркие участки туманности, связанные с недавно образовавшимися звездами. Эти удивительные объекты формируются, когда из звёзд выбрасываются узкие струи ионизированного газа, нагреваемого до сотен тысяч градусов. Эти струи сталкиваются с близлежащими облаками газа и пыли, движущимися со скоростью нескольких сотен километров в секунду. Можно сказать, что это первый "крик" новорождённой звезды.

Объекты Хербига-Аро обычно встречаются в областях звездообразования, где часто можно наблюдать несколько таких объектов вокруг одной звезды, расположенных вдоль её оси вращения. Большинство из них находится на расстоянии примерно одного парсека (3,26 световых лет) от источника, хотя некоторые, например HH 49/50, были зафиксированы на расстоянии нескольких десятков световых лет.

Эти удивительные образования являются временными явлениями, которые могут существовать около нескольких десятков тысяч лет. Плазменные джеты, исходящие от протозвёзд, могут значительно изменяться в течение нескольких лет, постепенно удаляясь от своей родительской звезды в газовые облака межзвёздного пространства.

Объектом этого восхитительного снимка, запечатленного космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл", является спиральная галактика NGC 1637, располагающаяся на расстоянии 38 миллионов световых лет от Земли в созвездии Эридан. Полученное изображение является частью программы наблюдений, посвященной исследованию процессов звездообразования в близлежащих галактиках. Звезды зарождаются в холодных газо-пылевых облаках, сжимающихся под воздействием собственной гравитации. В процессе эволюции молодых звезд они нагревают свои "колыбели" благодаря свету, звёздным ветрам и мощным потокам горячего газа, что в свою очередь влияет на скорость формирования будущих поколений звезд.

По всему диску этой галактики разбросаны свидетельства активного звездообразования. В спиральных рукавах NGC 1637 можно наблюдать скопления розовых облаков, многие из которых содержат яркие голубые звезды. Розове свечение вызываемое возбуждением атомов водорода ультрафиолетовым излучением молодых массивных звезд, появляющихся в туманностях. Это великолепно выделяется на фоне теплого желтого свечения галактического центра, где сосредоточены множество старых, более красных звезд.

Однако звезды, освещающие туманности ведут сравнительно недолгую жизнь; многие из них вскоре после своего рождения взорвутся в ярчайших вспышках сверхновых. В 1999 году в NGC 1637 произошла взрывная вспышка сверхновой под названием SN 1999EM, которую признали самой яркой сверхновой, наблюдаемой в том году. Когда массивная звезда становится сверхновой, её взрыв на краткий срок затмевает всю родную галактику. Хотя вспышка сверхновой знаменует собой завершение жизненного цикла звезды, она также может инициировать образование новых звезд, сжимая окружающие газовые облака и давая старт новым звездным процессам.

Эта динамика звездообразования в галактиках, подобных NGC 1637, подчеркивает глубокую взаимосвязь между жизненным циклом звезд и эволюцией галактик. Сверхновые, выбрасывая в пространство тяжелые элементы, обогащают межзвёздную среду, тем самым создавая условия для возникновения новых звезд и планет. Таким образом, каждая вспышка сверхновой не только завершает цикл одной звезды, но и запускает новое начало, в ходе которого образуются новые звезды и планетные системы.

Изучение таких галактик, как "NGC 1637" помогает астрономам больше узнать о взаимодействии звезд друг с другом и с окружающей средой. Эта информация в свою очередь позволяет исследовать более глобальные вопросы о формировании и эволюции всего космоса. Наблюдения, проводимые телескопом "Хаббл", предоставляют ценнейшие данные о структуре и динамике галактик, а также о том как звезды влияют на своих галактических соседей.

С развитием технологий и новыми космическими миссиями учёные в будущем надеются добиться еще более подробных данных о звездообразовании и эволюции галактик, что поможет разгадать многие тайны нашей Вселенной. NGC 1637, как и многие другие галактики, продолжает оставаться объектом активных исследований, открывая новые горизонты в астрономии и астрофизике.

Используя космический телескоп NASA TESS, астрономы из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл обнаружили гигантскую экзопланету в системе переменной звезды ZTF18acmysxl(IRAS 04125+2902, TIC 56658270, TrES J041543+291000 и т.д) возраст которой составляет всего 3 миллиона лет. Звезда и планета находится в созвездии Тельца, в 520 световых годах от Земли.

Уникальное расположение протопланетного диска, удалённого от звезды на 17.5 а.е, и местного пояса астероидов, который простирается от 20 до 30 а.е и не препятствует наблюдениям, делает эту систему идеальной для изучения ранних стадий формирования внесолнечных планет. Это первая юная планета, открытая в рамках миссии TESS, поэтому система и экзопланета получили название TIDYE-1 (Demographics of Young Exoplanets, или, в переводе на русский, «Демография молодых экзопланет»).

За последние годы было обнаружено множество транзитных экзопланет, но лишь около десятка из них имеют возраст от 10 до 40 миллионов лет. Например, недавно учёные открыли горячий юпитер NGTS-33b, который вращается вокруг нагретой добела звезды.

Однако пока очень мало планет было обнаружено, чей возраст ниже этого значения. До открытия TIDYE-1 Ab самой юной планетой, подтверждённой наукой, считался тёплый экзонептун K2-33 b, вращающийся вокруг вспыхивающей красного субгиганта. У этой планеты могут быть кольца. Её возраст составляет 10 млн. лет.

Моложе недавно найденной TIDYE-1 Ab может быть только эксцентричный горячий юпитер V830 Тельца b, который вращается вокруг переменного, покрытого большим количеством холодных звездных пятен оранжевого субгиганта. Его возраст может составлять 1.9 миллиона лет. Но с 2016 года прошло немало времени, а эта планета до сих пор не подтверждена.

Поэтому TIDYE-1 Ab, вращающаяся вокруг оранжево-красного субгиганта, который находится на этапе перед превращением в гиганта, по праву получает статус самой юной экзопланеты.

Почему у более молодых звёзд не фиксируются планеты? Возможно, это связано с тем, что они ещё не полностью сформировались, или их открытию мешает активность протозвезды и остаточный протопланетный и астероидные диски, окружающие многие новорождённые светила.

В рамках исследования астрономы проанализировали не только горячую TIDYE-1 Ab. Они также выяснили, что окружающий внешний протопланетный диск смещён и повёрнут к нам почти ребром, а внутренний сильно истощён. Такое сочетание характеристик позволило обнаружить транзитную протопланету.

Однако у астрономов теперь возник вопрос, почему внешний астероидный диск искривился. Возможные объяснения включают в себя миграцию самой планеты, которая приближается к звезде и при этом отклоняется от ориентации внешнего диска. С Земли орбита планеты проходит ребром к звезде, пересекая её поверхность, но внешний диск остаётся почти повёрнутым к нам. Одна проблема с этой идеей: чтобы так сильно отклонить планету от протопланетного и астероидного диска, вероятно, потребуется другой (очень большой) объект в этой системе. Пока ничего не обнаружено.

Но учитывая, что TIDYE-1, в отличие от Солнца, не одинокая звезда, а имеет звезду-компаньона, то есть ещё один способ получить «сломанный» внешний диск. Правда, этот красный карлик настолько мал и находится на расстоянии 365 а.е. от главной звезды, что вряд ли дает хоть какой-то шанс влиять TIDYE-1 B на внешний пояс астероидов TIDYE-1 A.

Ещё одно возможно объяснение странности с искривлённым поясом у TIDYE-1 A — звёздные «ясли», такие как молекулярное облако Тельца, могут быть густонаселёнными и оживлёнными местами. Компьютерное моделирование показывает, что причиной деформации диска могут быть потоки падающего материала из окружающей области звездообразования. Правда, ни моделирование, ни наблюдения пока не дали ответа на вопрос, являются ли искривлённые звёздные диски распространённым или редким явлением в таких случаях.

Но вернёмся к планете. И с ней не всё так ясно. По радиусу TIDYE-1 Ab почти Юпитер, но по массе ближе к Нептуну. При этом её температура пока не превышает 640°C. Это делает газовую планету "рыхлой" — её плотность должна составлять 0.6 г/куб см. Возможно, TIDYE-1 Ab поможет разобраться в аномалиях трёх небесных тел: Кеплер-51, HIP 41378 f, Кеплер-79 d, Кеплер-87 c и Кеплер-117 c. Хотя маловероятно, что вопросы с низкой плотностью при относительно невысокой температуре у новой планеты объясняются её чересчур юным возрастом, высокой активностью протозвезды, и через какое-то время эта атмосфера испарится, как и сама TIDYE-1 Ab, т.к. её звезда растёт. А вот многие ранее указанные объекты имеют гораздо более низкие плотности и гораздо больший возраст.

В 1300 световых годах от Земли находится Большая Туманность Ориона, или «объект Мессье 42». Зимними ночами где-нибудь за городом Туманность Ориона можно увидеть невооружённым глазом, как маленькое белёсое облачко среди звёзд, образующих «меч» созвездия Ориона. Многие астрономы называют эту туманность самым красивым из объектов, видимых на звёздном небе. Размеры этой туманности просто гигантские – её «крылья» простираются на 35 световых лет!

Профессиональные снимки показывают, что эта туманность довольно молодая и принадлежит к так называемому «второму поколению» нашей Галактики – она состоит из вещества, выброшенного из недр взорвавшейся когда-то звезды, и в ней очень много относительно тяжёлых химических элементов, например, кислорода и серы.

Фотографии с космического телескопа «Хаббл» показывают нам внутри туманности огромное количество тёмных газо-пылевых шариков – так называемых «глобул»:

Пусть крохотный видимый размер глобул не смущает – на самом деле каждая глобула по размеру превышает всю нашу Солнечную Систему вместе со всеми планетами! Через десятки миллионов лет эти глобулы превратятся в молодые звёзды – возможно, даже окружённые планетами, – а сама Туманность Ориона из газовой туманности станет сверкающей россыпью молодого звёздного скопления.

Астрономы называют такие туманности «Звёздным детским садом» – потому что именно внутри таких объектов прямо на наших глазах формируются и рождаются молодые звёзды.

Наш Телеграм-канал: https://t.me/luchik_magazine