Магнитные поля могут делать протопланетные диски «ворсистыми»

Диски газа и пыли, в которых формируются планеты у далёких звёзд, могут быть не вполне дисками, особенно возле светил, обладающих мощным магнитным полем.

Примерно с 2006 года космический ИК-телескоп «Спитцер», принадлежащий НАСА, стал замечать странное: целый ряд звёзд демонстрировал избыточный поток инфракрасного излучения, не соответствующий расчётам. Это пробовали объяснить так: когда вокруг звезды есть протопланетный диск, видимая часть её света нагревает его, а он уже отдаёт энергию в виде ИК-излучения. Однако даже при учёте протопланетных дисков явно наблюдалось влияние ещё каких-то неясных источников инфракрасного свечения. Причём в нескольких случаях оказалось, что эти источники расположены над и под плоскостью протопланетных дисков, то есть там, где вообще ничего не должно быть.

Согласно новой гипотезе Нила Тёрнера (Neal Turner) и его коллег по Лаборатории реактивного движения НАСА, разгадкой могут стать результаты проведённого ими моделирования таких протопланетных дисков. Идея проста: по сути, такой диск является чем-то вроде огромного продолжения атмосферы звезды: в нём тоже наблюдаются некоторые оптические эффекты, включая изменение видимого цвета светила, довольно высокая температура и прочее. Но исследователь подчёркивает, что если в атмосфере нашего Солнца существует уйма явлений, объясняемых магнетизмом, то при анализе протопланетных дисков у далёких звезд этот фактор ранее просто не принимался во внимание.

Напомним: Солнце под влиянием магнитных полей часто производит выбросы весьма необычных форм — к примеру, замкнутые в петли, исходящие от поверхности звезды и к ней же возвращающиеся.

Ещё в 1980-х было замечено: стандартное представление о том, что в период существования протопланетного диска звезда окружена лишь уплощённым диском, слабо совместимо с результатами наблюдений инфракрасной астрономии. Тогда появилась гипотеза, что вокруг звёзд существует не диск, а скорее гало из пыли и газа, сферическое, а не дисковидное. Поздние наблюдения показали, что есть и диск, и уступающее ему по плотности гало. Но даже одновременный учёт этих двух факторов не помогал объяснить весь избыток ИК-излучения от молодых звёзд, особенно тех, что в несколько раз массивнее Солнца.

Новый подход пытается учесть все эти факторы сразу. Он предполагает, что звёздный свет пересекает «вьющиеся» структуры в атмосфере (в том числе над и под диском), благодаря своей форме нагревающиеся видимым светом особенно эффективно и имеющие в итоге большую температуру, а отсюда и исключительно активные «поставки» излучения в ИК-диапазоне.

Такая «ворсистая» структура газа и пыли вокруг звёзд массивнее Солнца может быть легко объяснена, если вспомнить, что именно у них магнитное поле должно быть особенно впечатляющим.


«Материал, перехватывающий звёздный свет, висит вокруг звезды не в форме сферического гало, не в форме традиционно представляемого протопланетного диска, а в форме дисковидной в целом атмосферы, на которую влияют магнитные поля, — объясняет Нил Тёрнер. — Такие атмосферы, управляемые магнитными полями, должны образовываться тогда, когда диск начинает перенос газа вовнутрь, с его аккрецией на поверхность растущей звезды».

Астроном и его коллеги хотят посвятить ближайшие годы проверке гипотезы наблюдениями, комбинируя данные наземных приборов и космического инфракрасного телескопа «Джеймс Уэбб», который будет запущен в 2018-м.

Подготовлено по материалам Лаборатории реактивного движения НАСА.