Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил искривлённую структуру протопланетного диска у ближайшей молодой звезды
Космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST) получил высококонтрастные коронографические изображения протопланетного диска вокруг молодой звезды TW Гидры (TW Hydrae). Новые наблюдения показали, что диск имеет более сложную и искривлённую структуру, чем предполагалось ранее, а также помогли уточнить условия, в которых могут формироваться новые планеты.
TW Гидры находится примерно в 194 световых годах от Земли в созвездии Гидры. Это молодая звезда типа Т Тельца возрастом около 8 миллионов лет и массой примерно 0,87 массы Солнца. Предполагается, что вокруг неё уже обращается ледяной гигант на расстоянии около 22 астрономических единиц.
Система TW Гидры давно привлекает внимание астрономов, поскольку вокруг неё находится ближайший к Земле богатый газом протопланетный диск массой более 0,006 массы Солнца. В этом диске уже были обнаружены многочисленные кольца и промежутки в распределении газа и пыли, которые считаются признаками продолжающегося формирования планет. Изучение подобных систем помогает понять, как рождаются планеты и какие органические молекулы могут возникать в протопланетных дисках, определяя будущий состав планетных систем.
Группа исследователей под руководством Юй-Цзя Лин из Аризонского университета использовала установленную на JWST камеру ближнего инфракрасного диапазона NIRCam. Благодаря высокой чувствительности прибора удалось детально изучить свет, рассеиваемый поверхностью диска, обнаружить тонкие структуры, ранее недоступные для наблюдений, а также провести поиск возможных слабых объектов рядом со звездой.
Наблюдения показали, что средний наклон диска составляет 8,74 градуса, а позиционный угол — 75,62 градуса. Однако эти параметры заметно изменяются с расстоянием от звезды, что свидетельствует о том, что диск не является идеально плоским и обладает искривлённой пространственной структурой.
Кроме того, поверхность диска оказалась значительно ярче, чем показывали предыдущие наблюдения, выполненные Космическим телескопом Хаббл. Исследователи измерили отношение яркости диска к яркости самой звезды на уровне 2,44%, что существенно превышает более ранние оценки. Анализ также показал, что большая часть диска имеет преимущественно голубой цвет в рассеянном свете. Это указывает на преобладание пылевых частиц размером от долей микрона до нескольких микрометров.
Учёные также подробно рассмотрели ранее обнаруженную структуру во внешней области диска, расположенную примерно в 120 астрономических единицах от звезды. Новые изображения показали, что она представляет собой выраженную раздвоенную структуру. По мнению авторов работы, такое строение может свидетельствовать о наличии сложных подструктур, возникающих в результате гравитационного взаимодействия между формирующимися планетами и окружающим их диском.
Дополнительно астрономы попытались обнаружить возможные планеты или звёзды-компаньоны в системе TW Гидры. Новые данные позволили исключить существование не скрытых пылью объектов массой более 0,4 массы Юпитера на расстояниях свыше 60 астрономических единиц от звезды, а также объектов тяжелее двух масс Юпитера за пределами 30 астрономических единиц.
Авторы исследования отмечают, что это означает: если именно планеты создают наблюдаемые кольца, промежутки и спиральные структуры в диске, то они, вероятнее всего, обладают массой меньше массы Юпитера либо всё ещё глубоко погружены в плотную околозвёздную пыль и остаются скрытыми от прямых наблюдений.
Полученные результаты позволяют значительно лучше понять внутреннее устройство одного из самых известных протопланетных дисков. Благодаря высокой чувствительности телескопа Джеймса Уэбба астрономы впервые смогли настолько подробно изучить его пространственную геометрию, свойства пыли и сложные структуры, возникающие в процессе формирования будущей планетной системы.
Результаты опубликованы на сервере препринтов arXiv.