Представьте себе, что вы идете посреди ночи в густом, плотном тумане и видите вдалеке мерцающие области света от машин и городов. Почти невозможно определить, где находятся огни - в глубине тумана или за его пределами. Астрономы, пытающиеся найти молодые звезды, сталкиваются с похожей проблемой: свет звезд, за которыми они охотятся, мерцает сквозь огромные области туманного газа и пыли в космосе, называемые молекулярными облаками.
Но внутреннее содержание этих облаков часто являются питательной средой для молодых звезд и планет - идеальное место для того, чтобы попытаться выяснить, как формируются небесные тела - при условии, что астрономы смогут увидеть происходящее сквозь туман.
Теперь группа ученых из отдела астрономии BU придумала доступный способ прорваться сквозь туман. Они разработали новый метод, который измеряет степень замутненности пылевого облака и позволяет обнаружить наличие планетообразующих структур, известных как протопланетные диски - диски из газа и пыли, которые присутствуют вокруг молодых звезд и поставляют материал для формирования планет. Они использовали свою технику, чтобы получить более полное представление о внутренностях молекулярно-пылевого облака, расположенного в 450 световых годах от Земли в созвездии Тельца. Там находится двухзвездная система, протопланетные диски которой все еще присутствуют и, вероятно, находятся в процессе образования множества новых планет.
«Мы фактически пытаемся заглянуть сквозь туман, чтобы увидеть,что происходит с этими звёздами, они как фонарики светят сквозь облако», - говорит Дэн Клеменс, профессор Колледжа искусств и наук и председатель кафедры астрономии, ведущий автор статьи, в которой описываются методы, использованные для того, чтобы поближе познакомиться с планетообразующими дисками звезд. Результаты исследования были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.
Ученые не знают точно, как формируются звезды и планеты, хотя им известны некоторые составляющие, включая газ, пыль, гравитацию и магнитные поля, поэтому изучение подобных систем может дать представление о том, как протекает этот процесс.
В облаке Тельца молодая звезда с низкой массой и «коричневый карлик» вращаются друг вокруг друга каждые полмиллиона лет - «коричневый карлик» иногда называют неудавшейся звездой, поскольку он не сжигает водород и гелий, как это делают более яркие звезды. И «коричневый карлик», и молодая звезда имеют протопланетные диски, окружающие их.
Команда BU впервые изучила диски в облаке Тельца, когда Аннелизе Рилингер, аспирантка пятого курса кафедры астрономии BU, начала изучать звездную систему с помощью радиоволн, собранных Атакамским большим миллиметровым массивом (ALMA), крупнейшим радиотелескопом в мире. Ранее Райлингер совместно с Кэтрин Эспайлат, доцентом кафедры астрономии CAS, опубликовала исследование, в котором рассматривались диски, окружающие звезды, и проводилось детальное моделирование структур диска.
Ее работа с использованием радиоволн заинтересовала Клеменса, который вместе с остальными членами команды, включая Райлингера, Эспайлат и старшего научного сотрудника BU Тушару Пиллай, изучил наблюдения Райлингера за той же системой с использованием ближнего инфракрасного света - более короткой длины волны, чем радиоволны, чуть меньше той, которую человеческий глаз может обнаружить самостоятельно. Они хотели показать, что можно точно смоделировать расположение дисков с помощью альтернативных и, как следствие, более доступных инструментов.
Когда звезды излучают свет, он неполяризован (то есть световые волны идут в нескольких направлениях). Но когда свет проходит через плотное молекулярное облако, он становится поляризованным - световые волны колеблются в одном направлении - из-за свойств частиц пыли и магнитного поля, встроенного в облако. Для измерения поляризации света, проходящего через облако, исследователи использовали поляриметр ближнего инфракрасного диапазона в обсерватории телескопа Перкинса в Университете Южной Африки. Измерение поляризации позволило исследовательской группе увидеть сигнатуры звезд, что дало возможность определить ориентацию дисков. Затем возникла проблема, как вычесть влияние окружающего облака, чтобы выяснить точную природу света, исходящего от звезд, и определить ориентацию протопланетных дисков - поиск пыли внутри пылевого облака.
Команда подтвердила, что данные о поляризации в ближнем инфракрасном диапазоне совпадают с данными о радиоволнах, что показывает возможность измерения протопланетных дисков без крупномасштабных инструментов, таких как ALMA. Их работа также выявила кое-что интересное в этой системе: диски находятся в странном выравнивании, которое не часто наблюдается астрономами - они параллельны друг другу и расположены перпендикулярно магнитному полю большого облака. Чаще же протопланетные диски вращаются параллельно магнитному полю пылевого облака, что делает эту систему редкой и дает исследователям возможность получить новые сведения о том, как диски формируют планеты.
«Это было захватывающе и очень сложно - разработать метод удаления части облака из собственной поляризации звезд и молодых звездных объектов - это то, что не было сделано раньше», - говорит Клеменс. «Проведенная нами поляриметрия в ближнем инфракрасном диапазоне позволила получить уникальное представление о дисках, а также заглянуть глубоко в эти оптически непрозрачные области, где формируются новые звезды». Их методы могут быть использованы для проверки наличия и ориентации дисков в других глубоко скрытых регионах космоса.
Хотя они все еще находятся в процессе формирования планет, «коричневый карлик» и молодая звезда в облаке Тельца уже имеют спутники меньшей массы, которые находятся на грани между планетой и, возможно, другим «коричневым карликом». В их кусочке космоса планеты, вероятно, сформируются в течение следующих пяти миллионов лет.
0 
