Протопланетные диски: от идеальной симметрии к скрытому беспорядку, меняющему орбиты навсегда

Задумывались ли вы когда-нибудь, почему орбиты планет в Солнечной системе имеют разные наклоны? Почему ось Земли наклонена на 7,25°, а Марс и Юпитер — на другие углы? Международная команда астрономов предлагает новое объяснение — "искривление" протопланетных дисков, в которых формируются планеты.

Что такое протопланетные диски?

Протопланетные диски — это газопылевые образования вокруг молодых звезд, где рождаются планеты, астероиды и кометы. Все тела нашей Солнечной системы — остатки такого диска, который окружал молодое Солнце. Однако подобные системы, похожие на нашу, встречаются нечасто.

Ранее ученые изучили 73 протопланетных диска в созвездии Волка и обнаружили, что большинство из них меньше по размеру, чем орбита Нептуна. Это связано с тем, что до сих пор внимание уделялось главным образом самым большим и ярким дискам. Например, в 2024 году был зафиксирован рекордный диск диаметром в 150 триллионов километров.

Новое исследование: взгляд изнутри

Группа астрономов из проекта exoALMA под руководством Эндрю Уинтера из Лондонского университета королевы Марии изучила 15 протопланетных дисков вокруг молодых звезд с помощью радиоинтерферометра ALMA. Результаты опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters и могут изменить наши представления о том, как формируются планеты.

Исследователи наблюдали излучение молекул монооксида углерода (СО) в дисках и фиксировали небольшие изменения частоты волн. Эти смещения помогли точно определить скорость и направление движения газа.

"Искривления" и их роль в формировании планет

Учёные обнаружили, что наклон газовых колец внутри дисков может меняться на 0,5-2 градуса. Эти небольшие "изгибы" связаны с деформациями структуры дисков, которые зависят от активности звезды и скорости падения вещества на её поверхность.

Моделирование показало, что такие искривления объясняют спиральные узоры, видимые в рассеянном свете, а также температурные колебания молекулярного газа до 10 °C. Более того, именно эти деформации могут стать ключом к пониманию различных наклонов орбит планет в нашей системе.

"Такие умеренные наклоны, вероятно, можно считать естественным итогом процессов звездо- и планетообразования. Знание того, что диски редко бывают ровными, позволит по-новому взглянуть на формирование Земли и её соседей", — отмечает Эндрю Уинтер.

Если гипотеза подтвердится, это изменит наши представления о протопланетных дисках и механизмах формирования планет. Дальнейшие наблюдения, в том числе при помощи космической обсерватории "Джеймс Уэбб", помогут выяснить, насколько распространены "искривленные" диски в нашей Галактике.