Исследователи из Уорикского университета обнаружили новое явление, связанное с развитием планетарных систем. Эффект «качающейся тени» описывает, как ориентированы диски в протопланетных системах и как они движутся вокруг звезды.
В своей работе, представленной на Национальном астрономическом собрании 2022 года, исследователи использовали высокопроизводительные компьютеры для запуска трехмерного моделирования «сломанного» протопланетного диска. Ученые смоделировали, как будет выглядеть такой диск, если его наблюдать в телескоп, и как он будет меняться со временем.
Когда внутренний диск двигался под действием гравитационного притяжения центральной звезды, отбрасываемая им тень перемещалась по внешнему диску. Однако теневой узор перемещался по внешнему диску не по часовой стрелке, как предполагали исследователи, вместо этого он раскачивался вперед и назад, как качели.
Данные компьютерного моделирования. Вращение внутреннего диска (верхний ряд) заставляет тень на внешнем диске (нижний ряд) двигаться из стороны в сторону. Изображение: Rebecca Nealon, University of Warwick, Royal Astronomical Society
Хотя внутренний диск продолжал вращаться в одном и том же направлении, его тень выглядела так, как будто он качался из стороны в сторону, объясняют авторы работы. Они полагают, что это вызвано эффектом геометрической проекции, который, вероятно, возникает во всех сломанных дисках.
Исследователи полагают, что новая модель поможет лучше понять эволюцию планетных систем. Кроме того, она поможет корректно интерпретировать данные наблюдений за формирующимися звездами, которые будут поступать от телескопа «Джеймс Уэбб».
Звёзды образуются из холодных разреженных облаков межзвездного газа, которые начинают сжиматься из-за возникшей гравитационной неустойчивости. Остатки газа и пыли, которые не попали в звезду, вращаются вокруг нее, формируя протопланетный диск.
Считается, что протопланетный диск подобен тарелке: он тонкий, круглый и плоский. Однако данные наблюдений, полученных с помощью, телескопа ALMA показывают, что это не всегда так. На некоторых исследованных дисках обнаружены тени. Это область, в которой внутренняя часть диска блокирует часть звездного света. В результате на внешней его части образуется тень.
Проанализировав обнаруженные тени, исследователи пришли к выводу, что внутренняя часть диска ориентирована совершенно иначе, чем внешняя. Это явление называется «сломанным диском».
Изображение на обложке: ESO/L. Calçada, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons
