- Протопланетный диск
-
Протоплане́тный диск или проплид (англ. proplyd, protoplanetary disk) — вращающийся околозвёздный диск (англ.)русск. плотного газа вокруг молодой, недавно сформированной звезды, протозвезды, звёзды типа T Тельца или звёзды Хербига (Ae/Be), из которого впоследствии образуются планеты. Протопланетный диск так же может считаться аккреционным диском, поскольку составляющий его газообразный материал со внутреннего радиуса может падать на поверхность звезды.
Протопланетный диск в Туманности Ориона.Протопланетный диск HH-30 в созвездии Тельца, находящийся на расстоянии около 450 световых лет от Земли.Протопланетные диски были обнаружены вокруг нескольких молодых звёзд нашей Галактики, первым из которых был открыт диск вокруг звезды β Живописца в 1984 г. Вскоре наблюдения орбитального телескопа «Хаббл» выявили формирующиеся планетные системы в Туманности Ориона. Астрономы открыли огромные диски из газопылевой материи, похожие на протопланетные, вокруг звёзд Вега, Фомальгаут и Гемма (или Альфекка, α Северной Короны).
Содержание
Формирование
Протозвезда, как правило, формируется из облака молекулярного газа, преимущественно состоящего из молекул водорода. Распределение вещества в таких облаках не бывает равномерным – некоторые области всегда будут иметь несколько большую плотность, чем другие. Такие области начинают стягиваться друг к другу, и когда сжатая область молекулярного облака достигает критического размера, массы или плотности, начинается её гравитационный коллапс. По мере уплотнения коллапсирующего облака, случайные движения вещества, изначально присутствовавшие в этом облаке, меняют направление в соответствии с чистым угловым моментом формирующейся звезды, и в силу сохранения момента импульса, увеличивается угловая скорость всей туманности. Увеличение скорости приводит к тому, что вещество, оставшееся по периферии от образующейся звезды, из-за действующей на него центробежной силы распределяется в экваториальной плоскости – облако становится «сплющенным». Коллапс образующейся звезды занимает около 100 тыс. лет, после чего температура её поверхности достигает такого же значения как у звезды с главной последовательности аналогичной массы, и молодое светило становится видимым. Так образуется звезда типа Т Тельца. Аккреция газа на звезду продолжается около 10 миллионов лет[1], перед тем как диск исчезнет, а далее он может быть снесён солнечным ветром молодой звезды или же он может просто перестать излучать. Старейший протопланетный диск из обнаруженных имеет возраст в 25 млн лет[2].
Согласно небулярной гипотезе, из протопланетного диска образуются планеты. Сперва электрослабое, а затем и гравитационное взаимодействия приводят к формированию планетезималей из газа и частиц льда в составе протопланетного диска. Во время этого процесса солнечный ветер выталкивает планетезималь из системы, а аккреция, наоборот, втягивает её на поверхность звезды, тем самым позволяя формирующимся планетам оставаться на практически постоянной орбите.
Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.Случаи быстрого исчезновения
Как предполагалось ранее, образование планет из пыли протопланетного диска, т.е. его исчезновение, должно проходить в течение сотен тысяч и миллионов лет. Однако в июле 2012 года астрономы из США и Австралии сообщили об исчезновении протопланетного диска, который отчётливо наблюдался вокруг звезды TYC 8241 2652 ещё всего-лишь несколько лет назад[3]. Свечение данного протопланетного диска было впервые зафиксировано в 1984 году, и с тех пор в течение около 20 лет было хорошо доступно для наблюдений. Но в 2009 году обнаружилось, что его яркость уменьшилась на 2/3, а к 2010 году диск стал почти неразличим. То есть диск исчез всего лишь приблизительно за три года, что является абсолютным рекордом, никогда не наблюдавшимся ранее.
Сначала в объяснение событию последовало предположение, что, диск, вероятно, не исчез, а лишь оказался заслонен каким-то другим объектом, однако впоследствии эта гипотеза не подтвердилась.
Другое возможное объяснение необычного явления состоит в предположении о частичном вытеснении материала диска фотоиспарительным ветром на более далёкое расстояние, однако в таком случае должна была бы повыситься его светимость в последние годы, чего не наблюдалось.
Ещё одна гипотеза предполагает, что TYC 8241 2652 не имел протопланетного диска с самого начала, а наблюдавшийся с 1984 года диск – это разогретая пыль, выброшенная в космическое пространство в ходе сценария, аналогичного с мегаимпактной моделью формирования Луны. Впоследствии эта пыль могла либо рассеяться, либо осесть на поверхности звезды. Но к данному предположению тоже возникает вопрос относительно слишком быстрого времени.
Одним из объяснений может быть то, что из диска за столь короткое время сформировались планеты, и тогда, получается, что «образование планет происходит намного быстрее и эффективнее», — как считает Карл Мэлис.
Впрочем, дальнейшие, более детальные наблюдения и исследование данных по протопланетным дискам, с целью выявить, уменьшилась ли за последние годы яркость какого-либо ещё из них, вероятно, помогут решить данную проблему.
Связь с абиогенезом
Согласно одному из последних исследований методом компьютерного моделирования, составляющие непосредственную основу жизни сложные органические молекулы могли образоваться из частиц пыли в протопланетном диске Солнца ещё до формирования Земли. По данным компьютерного исследования, подобные процессы могут происходить и в других планетных системах.[4]
См. также
- Осколочный диск
- Список звезд с протопланетными дисками
- Протозвезда
- Объект Хербига — Аро
- Планетная система
- Формирование и эволюция Солнечной системы
Примечания
- ↑ Mamajek, E.E., Meyer, M.R., Hinz, P.M., Hoffmann, W.F., Cohen, M., & Hora, J.L. (2004). «Constraining the Lifetime of Circumstellar Disks in the Terrestrial Planet Zone: A Mid-Infrared Survey of the 30 Myr old Tucana-Horologium Association». The Astrophysical Journal 612 (1): 496–510. DOI:10.1086/422550. Bibcode: 2004ApJ...612..496M.
- ↑ White, R.J. & Hillenbrand, L.A. (2005). «A Long-lived Accretion Disk around a Lithium-depleted Binary T Tauri Star». The Astrophysical Journal 621 (1): L65–L68. DOI:10.1086/428752. Bibcode: 2005ApJ...621L..65W.
- ↑ У звезды в созвездии Кентавра пропал диск - Правда.Ру
- ↑ Moskowitz, Clara Life's Building Blocks May Have Formed in Dust Around Young Sun. Space.com (29 March 2012). Архивировано из первоисточника 8 августа 2012. Проверено 30 марта 2012.
- (2006) «A New Model for Water Vapor and Ice Abundance in a Protoplanetary Nebula». American Astronomical Society, DPS meeting #38, #66.07 38: 617. Bibcode: 2006DPS....38.6607D..
- Barrado y Navascues, D. (1998). «The Castor moving group: The age of Fomalhaut and Vega». Astronomy and Astrophysics 339 (3): 831–839. Bibcode: 1998A&A...339..831B.
- Kalas, Paul; J. Graham & M. Clampin (2005). «A planetary system as the origin of structure in Fomalhaut's dust belt». Nature 435 (7045): 1067–70. DOI:10.1038/nature03601. PMID 15973402. Bibcode: 2005Natur.435.1067K.
Литература
- Williams, J. P.; Cieza, L. A. (2011). "Protoplanetary Disks and Their Evolution". Annual Review of Astronomy and Astrophysics 49: 67.
- Armitage, P. J. (2011). "Dynamics of Protoplanetary Disks". Annual Review of Astronomy and Astrophysics 49: 195–236.
Межзвёздная среда Составляющие Межзвёздный газ · Межзвёздная пыль · Межзвёздное облако · Космические лучи · Магнитное поле Туманности Диффузная (светлая) туманность · Тёмная туманность · Эмиссионная туманность · Отражательная туманность · Остаток сверхновой · Планетарная туманность · Протопланетарная туманность Области звездообразования Молекулярное облако · Глобула · Область H II Околозвёздные образования Аккреционный диск · Протопланетный диск · Полярные струйные течения · Объект Хербига — Аро Излучение Звёздный ветер · Реликтовое излучение Категории:- Астрофизика
- Звёздная эволюция
- Планеты
Wikimedia Foundation. 2010.