Астрономам впервые удалось разглядеть в высоком разрешении «линию водяного снега» внутри протопланетного диска, сообщается в пресс-релизе Европейской Южной обсерватории. Эта линия отмечает уровень, где температура диска, окружающего молодую звезду, опускается настолько низко, что начинается образование снега. Наблюдения проводились с помощью телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Резкий рост яркости молодой звезды V883 Ориона разогрел внутреннюю часть диска, в результате чего «линия снега» передвинулась существенно дальше своего нормального положения в окрестности протозвезды, и впервые появилась возможность ее непосредственно наблюдать.
Молодые звезды часто бывают окружены плотными вращающимися газо-пылевыми дисками. Эти диски называются протопланетными, потому что именно в них рождаются планеты. Типичная молодая звезда солнечного типа излучает достаточное количество тепла, чтобы вода внутри протопланетного диска находилась в газообразном состоянии вплоть до расстояния около трех астрономических единиц от звезды, или примерно 450 миллионов километров. На больших расстояниях от звезды, благодаря крайне низкому давлению, молекулы воды из газообразного состояния переходят прямо в твердое, образуя ледяную пленку на зернах пыли и других твердых частицах. Область в протопланетном диске, где вода переходит из газообразной в твердую фазу, и называется «линией водяного снега».
Идея «снеговой орбиты» оказалась фундаментальной для теории формирования планет. Присутствие водяного льда регулирует эффективность слипания пылевых частиц — а это первый этап процесса образования планет. Внутри «линии снега», где вода испаряется, должны образовываться маленькие каменистые планеты. Вне этой линии присутствие водяного льда ведет к быстрому формированию космических «снежков», из которых в конце концов образуются массивные газовые планеты. Во времена образования Солнечной системы эта линия находилась между орбитами Марса и Юпитера; внутри нее образовались Меркурий, Венера, Земля и Марс, а вне – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Звезда V883 Orionis, однако, оказалась необычной. Резкий рост ее яркости заставил линию водяного снега сдвинуться до расстояния примерно в 40 а.е. (около 6 миллиардов километров, что соответствует размеру орбиты Плутона в нашей Солнечной системе). Этот огромный сдвиг в сочетании с рекордным разрешением телескопа ALMA позволил исследовательской группе под руководством Лукаса Кьеза (Lucas Cieza, Millennium ALMA Disk Nucleus и Университет Диего Порталеса, Сантьяго, Чили) впервые выполнить наблюдения линии водяного снега в протопланетном диске.
Внезапное повышение яркости V883 Ориона – пример того, что происходит, когда большие массы вещества диска, окружающего молодую звезду, выпадают на ее поверхность. Масса V883 Orionis всего на 30% больше, чем у Солнца, но, благодаря случившейся вспышке, сейчас эта звезда стала в целых 400 раз ярче и гораздо горячее.
Главный автор работы Лукас Кьеза объясняет: «Для нас наблюдения на ALMA стали полной неожиданностью. Мы предполагали исследовать фрагментацию диска, которая ведет к образованию планет. Ничего похожего мы не увидели, но зато нашли кольцеобразную структуру на расстоянии 40 а.е. от звезды. Это иллюстрация мощи нашего телескопа: он всегда дает ошеломляющие результаты, даже если они оказываются совсем не теми, которых искали».
Открытие того, что звездные вспышки могут отбрасывать «линию водяного снега» примерно вдесятеро дальше ее типичного радиуса, имеет очень большое значение для построения модели образования планет. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
