Настоящий «протопланетный закат» можно наблюдать, когда над планетными дисками появляются своеобразные петли из газа и пыли.
Астрономы еще с 80-х годов бились над этой тайной инфракрасного свечения вокруг молодых звездных систем, и разгадать ее помог космический телескоп Спитцера NASA.
Звезды появляются в результате концентрации облаков пыли и газа и их гравитационного воздействия друг на друга. Когда сжатое облако достигает определенной плотности, происходит расплавление ядра, и на свет появляется новая молодая звезда. Пока происходит этот процесс сгущения, в облаке продолжается естественное вращение звезды, вплоть до достижения звездой зрелости. Различные вещества, образовавшиеся в процессе рождения новой звезды, накапливаются вокруг нее, формируя плоские вращающиеся протопланетные диски, которые превращаются в твердые тела, подобные астероидам и, в конечном счете, в планеты.
В 1980-е годы на орбиту был запущен инфракрасный астрономический спутник (IRAS). Это позволило рассмотреть молодые звездные системы, излучающие инфракрасный свет. Протопланетные диски газа и пыли производят сильный инфракрасный сигнал, ведь молодая звезда постоянно подогревает диск, и он распространяет инфракрасные волны.
Однако даже во время тех ранних наблюдений, астрономы заметили несоответствие: на их взгляд, молодые звездные системы производили слишком много инфракрасного излучения.
За годы дальнейших наблюдений и с использованием усовершенствованных технологий, ученые предположили, что простая «плоская» структура протопланетных дисков, возможно, должна быть пересмотрена. Новые теоретические модели включали модификацию «классического» протопланетного диска, с добавлением ореола пыльного материала, в котором, как в капсуле, заключена молодая горячая звезда. Соответственно, эта пыль добавляет и тепло, что и могло бы объяснить избыток инфракрасного излучения.
Но используя телескоп Спитцера и новые технологии 3D-моделирования, астрономы получили еще более полный ответ.
Поскольку формирующее звезду облако концентрируется, новая звезда не только сохраняет угловой момент вращающегося облака, но также концентрирует все магнитные поля, содержащиеся в нем. Магнитное поле проходит через протопланетный диск, и создает огромные петли, заманивая, как в ловушку, газ, пыль и плазму, и увеличивая газообразную сферу диска. Эти огромные дуги, как яркий венок из петель, заполненных горячей плазмой, поднимающиеся высоко над фотосферой Солнца, – как раз и могут быть тем, что вызывает избыток звездного света. Эти огромные дуги, нагреваясь, производят еще больше инфракрасного свечения.
«Если бы мы могли каким-то образом попасть на один из этих дисков, формирующих будущие планеты, и посмотреть на звезду в центре, мы бы увидели картину, очень похожую на закат”, – сказал Нил Тернер из Лаборатории реактивного движения NASA (Пасадена, Калифорния). Диск в этом случае не гладкий и не плоский — магнитные поля создают размытость, и звездный свет нагревает еще больше пыли.
«Задерживающий звездный свет материал находится не в ореоле, и не в самом диске, а в дисковой атмосфере, поддержанной магнитными полями», – сказал Тернер. Он добавил: «Формирование таких намагниченных атмосфер объясняется тем, что диск притягивает газ вовнутрь облака, это, в свою очередь, способствует и росту звезды”.
Астрономы теперь надеются на дальнейшее усовершенствование этой модели и собираются наблюдать больше протопланетных систем с таким оборудованием, как телескоп SOFIA в NASA, телескоп ALMA в Чили и космический телескоп Джеймса Вебба из NASA.