Диск обломков
Диск обломков ( американский английский ) или диск обломков ( англ. Commonwealth ) — околозвёздный диск из пыли и мусора на орбите вокруг звезды . Иногда эти диски содержат выступающие кольца, как видно на изображении Фомальгаута справа. Диски обломков обнаруживаются вокруг звезд со зрелыми планетными системами, включая по крайней мере один диск обломков на орбите вокруг эволюционировавшей нейтронной звезды . [ 1 ] Диски обломков также могут образовываться и сохраняться как остатки столкновений планетезималей, также известных как астероиды и кометы. [ 2 ]
По состоянию на 2001 год было обнаружено, что более 900 звезд-кандидатов обладают диском обломков. Их обычно обнаруживают, исследуя звездную систему в инфракрасном свете и выискивая избыток радиации сверх того, что излучает звезда. Предполагается, что этот избыток представляет собой излучение звезды, которое было поглощено пылью в диске, а затем повторно излучалось в виде инфракрасной энергии. [ 3 ]
Диски обломков часто называют массивными аналогами обломков Солнечной системы . Большинство известных дисков обломков имеют радиусы 10–100 астрономических единиц (а.е.); они напоминают пояс Койпера в Солнечной системе, хотя пояс Койпера не имеет достаточно большой массы пыли, чтобы ее можно было обнаружить даже вокруг ближайших звезд. Некоторые диски обломков содержат компонент более теплой пыли, расположенный в пределах 10 а.е. от центральной звезды. Эту пыль иногда называют экзозодиакальной пылью по аналогии с зодиакальной пылью в Солнечной системе.
История наблюдений
[ редактировать ]
был обнаружен диск обломков вокруг звезды Вега В 1984 году с помощью спутника IRAS . Первоначально считалось, что это протопланетный диск , но теперь известно, что это диск обломков из-за отсутствия газа в диске и возраста звезды. Первые четыре диска обломков, обнаруженные с помощью IRAS, известны как «сказочная четверка»: Вега , Бета Живописца , Фомальгаут и Эпсилон Эридана . Впоследствии прямые изображения диска Бета Живописца показали неоднородности в пыли, которые были приписаны гравитационным возмущениям невидимой экзопланеты . [ 5 ] Это объяснение было подтверждено открытием в 2008 году экзопланеты Beta Pictoris b . [ 6 ]
другие звезды, содержащие экзопланеты, в том числе первая, обнаруженная прямым изображением ( HR 8799 Известно, что ), также содержат диски обломков. Сообщалось, что у близлежащей звезды 55 Cancri , системы, которая, как известно, также содержит пять планет, также есть диск обломков. [ 7 ] но это обнаружение не могло быть подтверждено. [ 8 ] Структуры в диске обломков вокруг Эпсилона Эридана предполагают возмущения, вызванные планетарным телом, находящимся на орбите вокруг этой звезды, что можно использовать для ограничения массы и орбиты планеты. [ 9 ]
24 апреля 2014 года НАСА сообщило об обнаружении дисков обломков на архивных изображениях нескольких молодых звезд HD 141943 и HD 191089 , впервые просмотренных в период с 1999 по 2006 год с помощью космического телескопа Хаббла , с использованием недавно улучшенных процессов формирования изображений. [ 10 ]
В 2021 году наблюдения звезды VVV-WIT-08 , которая была скрыта в течение 200 дней, могли быть результатом пролета диска обломков между звездой и наблюдателями на Земле. [ 11 ] Сообщается, что две другие звезды, Эпсилон Возничего и TYC 2505-672-1 , регулярно затмеваются, и было установлено, что это явление является результатом обращения дисков вокруг них в разные периоды, что позволяет предположить, что VVV-WIT-08 может быть похожим и имеют гораздо более длительный период обращения, который только что испытали наблюдатели на Земле. VVV-WIT-08 в десять раз больше Солнца в созвездии Стрельца .
Источник
[ редактировать ]
Во время формирования звезды типа Солнца объект проходит фазу Т-Тельца, во время которой он окружен богатой газом дискообразной туманностью. Из этого материала формируются планетезимали , которые могут продолжать аккрецировать другие планетезимали и материал диска, образуя планеты. Туманность продолжает вращаться вокруг звезды до главной последовательности в течение 1–20 миллионов лет , пока не исчезнет из-за радиационного давления и других процессов. Затем вокруг звезды в результате столкновений планетезималей может образоваться пыль второго поколения, которая образует диск из образовавшихся обломков. В какой-то момент своей жизни по крайней мере 45% этих звезд окружены диском обломков, который затем можно обнаружить по тепловому излучению пыли с помощью инфракрасного телескопа. Повторяющиеся столкновения могут привести к тому, что диск сохранится на протяжении большей части жизни звезды. [ 12 ]
Типичные диски обломков содержат мелкие зерна 1–100 мкм размером . Столкновения измельчат эти зерна до субмикрометровых размеров, которые будут удалены из системы радиационным давлением родительской звезды . В очень тонких дисках, таких как в Солнечной системе, эффект Пойнтинга-Робертсона может вместо этого заставлять частицы двигаться по спирали внутрь. Оба процесса ограничивают срок службы диска 10 млн лет или меньше. Таким образом, чтобы диск оставался неповрежденным, необходим процесс постоянного пополнения диска. Это может происходить, например, посредством столкновений более крупных тел с последующим каскадом, измельчающим объекты до наблюдаемых мелких зерен. [ 13 ]
Чтобы столкновения могли произойти в диске обломков, тела должны быть достаточно гравитационно возмущены , чтобы создать относительно большие скорости столкновения. Планетная система вокруг звезды может вызывать такие возмущения, а также двойная звезда- компаньон или близкое сближение другой звезды. [ 13 ] Наличие диска обломков может указывать на высокую вероятность существования экзопланет, вращающихся вокруг звезды. [ 14 ] Кроме того, на многих дисках обломков также видны структуры внутри пыли (например, сгустки, деформации или асимметрия), которые указывают на присутствие одной или нескольких экзопланет внутри диска. [ 6 ] Наличие или отсутствие асимметрий в нашем транснептуновом поясе остается спорным, хотя они могут существовать. [ 15 ]
Известные ремни
[ редактировать ]Пояса пыли или мусора были обнаружены вокруг многих звезд, включая Солнце, в том числе следующих:
| Звезда | Спектральный сорт [ 16 ] |
Расстояние ( ли ) |
Орбита ( В ) |
Примечания |
|---|---|---|---|---|
| Эпсилон Эридана | К2В | 10.5 | 35–75 | [ 9 ] |
| Ваша Кита | Г8В | 11.9 | 35–50 | [ 17 ] |
| Вега | А0В | 25 | 86–200 | [ 18 ] [ 19 ] |
| Фомальгаут | А3В | 25 | 133–158 | [ 18 ] |
| AU Микроскопы | М1Ве | 33 | 50–150 | [ 20 ] |
| HD 181327 | Ф5,5 В | 51.8 | 89-110 | [ 21 ] |
| HD 69830 | К0В | 41 | <1 | [ 22 ] |
| HD 207129 | Г0В | 52 | 148–178 | [ 23 ] |
| HD 139664 | F5IV–V | 57 | 60–109 | [ 24 ] |
| И Корви | Ф2В | 59 | 100–150 | [ 25 ] |
| HD 53143 | К1В | 60 | ? | [ 24 ] |
| Бета-художник | А6В | 63 | 25–550 | [ 19 ] |
| Зета-заяц | А2Ванн | 70 | 2–8 | [ 26 ] |
| HD 92945 | К1В | 72 | 45–175 | [ 27 ] |
| HD 107146 | Г2В | 88 | 130 | [ 28 ] |
| Диапазон Змееносца | А0В | 95 | 520 | [ 29 ] |
| HR 8799 | А5В | 129 | 75 | [ 30 ] |
| 51 Змееносец | Б9 | 131 | 0.5–1200 | [ 31 ] |
| HD 12039 | Г3–5В | 137 | 5 | [ 32 ] |
| HD 98800 | К5е (?) | 150 | 1 | [ 33 ] |
| HD 15115 | Ф2В | 150 | 315–550 | [ 34 ] |
| HR 4796 А | А0В | 220 | 200 | [ 35 ] [ 36 ] |
| HD 141569 | B9.5e | 320 | 400 | [ 36 ] |
| HD 113766 А | Ф4В | 430 | 0.35–5.8 | [ 37 ] |
| HD 141943 | [ 10 ] | |||
| HD 191089 | [ 10 ] |
Орбитальное расстояние пояса представляет собой расчетное среднее расстояние или дальность, основанное либо на прямых измерениях с помощью изображений, либо на основе температуры пояса. Земля имеет среднее расстояние от Солнца в 1 а.е.
См. также
[ редактировать ]- Аккреционный диск
- Пояс астероидов
- Околопланетный диск – скопление вещества вокруг планеты.
- Экзоастероидный пояс
- Протопланетный диск
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ван, З.; Чакрабарти, Д.; Каплан, Д.Л. (2006). «Диск обломков вокруг изолированной молодой нейтронной звезды». Природа . 440 (7085): 772–775. arXiv : astro-ph/0604076 . Бибкод : 2006Natur.440..772W . дои : 10.1038/nature04669 . ПМИД 16598251 . S2CID 4372235 .
- ^ «Спитцер видит пыльные последствия столкновения размером с Плутон» . НАСА. 10 января 2005 г. Архивировано из оригинала 8 сентября 2006 г. Проверено 3 января 2007 г.
- ^ «База данных мусора» . Королевская обсерватория Эдинбург. Архивировано из оригинала 10 августа 2008 г. Проверено 3 января 2007 г.
- ^ «Обнаружена таинственная рябь, проносящаяся по диску, формирующему планету» . Проверено 8 октября 2015 г.
- ^ Хип, С. (2000). «Спектрографические наблюдения бета-картины с помощью космического телескопа» . Астрофизический журнал . 539 (1): 435–444. arXiv : astro-ph/9911363 . Бибкод : 2000ApJ...539..435H . дои : 10.1086/309188 .
- ^ Jump up to: а б Лагранж, AM (2012). «Положение Beta Pictoris b относительно диска обломков» . Астрономия и астрофизика . 542 : А40. arXiv : 1202.2578 . Бибкод : 2012A&A...542A..40L . дои : 10.1051/0004-6361/201118274 . S2CID 118046185 .
- ^ «Ученые из Университета Аризоны первыми обнаружили диск обломков вокруг звезды, вокруг которой вращается планета» . ScienceDaily . 03.10.1998 . Проверено 24 мая 2006 г.
- ^ Шнайдер, Г.; Беклин, Э.Э.; Смит, бакалавр; Вайнбергер, AJ; Сильверстоун, М.; Хайнс, округ Колумбия (2001). «Коронографические наблюдения NICMOS 55 Cancri». Астрономический журнал . 121 (1): 525–537. arXiv : astro-ph/0010175 . Бибкод : 2001AJ....121..525S . дои : 10.1086/318050 . S2CID 14503540 .
- ^ Jump up to: а б Гривз, Дж. С.; Голландия, Вашингтон; Вятт, MC; Дент, WRF; Робсон, Э.И.; Коулсон, ИМ; Дженнесс, Т.; Мориарти-Шивен, Г.Х.; Дэвис, Греция; Батнер, HM; Гир, ВК; Доминик, К.; Уокер, HJ (2005). «Структура в диске обломков Эпсилон Эридана» . Астрофизический журнал . 619 (2): Л187–Л190. Бибкод : 2005ApJ...619L.187G . дои : 10.1086/428348 .
- ^ Jump up to: а б с д Харрингтон, доктор юридических наук; Виллар, Рэй (24 апреля 2014 г.). «РЕЛИЗ 14-114 Астрономическая криминалистика обнаружила планетарные диски в архиве НАСА Хаббла» . НАСА . Архивировано из оригинала 25 апреля 2014 г. Проверено 25 апреля 2014 г.
- ↑ Карпинети, Альфредо, гигантская звезда, скрытая загадочным «темным, большим, удлиненным» объектом, замеченным астрономами , IFL Science, 11 июня 2021 г.
- ^ Томас, Пол Дж. (2006). Кометы, происхождение и эволюция жизни . Достижения астробиологии и биогеофизики (2-е изд.). Спрингер. п. 104. ИСБН 3-540-33086-0 .
- ^ Jump up to: а б Кеньон, Скотт; Бромли, Бенджамин (2007). «Звездные пролеты и диски планетарных обломков» . Смитсоновская астрофизическая обсерватория . Проверено 23 июля 2007 г.
- ^ Раймонд, Шон Н.; Армитидж, ПиДжей; и др. (2011). «Диски обломков как указатели формирования планет земной группы». Астрономия и астрофизика . 530 : А62. arXiv : 1104.0007 . Бибкод : 2011A&A...530A..62R . дои : 10.1051/0004-6361/201116456 . S2CID 119220262 .
- ^ де ла Фуэнте Маркос, Карлос; де ла Фуэнте Маркос, Рауль (1 мая 2022 г.). «Искривленное пространство крайних транснептуновых орбитальных параметров: подтверждены статистически значимые асимметрии» . Ежемесячные уведомления о письмах Королевского астрономического общества . 512 (1): L6–L10. arXiv : 2202.01693 . Бибкод : 2022MNRAS.512L...6D . дои : 10.1093/mnrasl/slac012 .
- ^ «SIMBAD: Запрос по идентификаторам» . Страсбургский центр астрономических данных . Проверено 17 июля 2007 г.
- ^ Гривз, Дж. С.; Вятт, MC; Голландия, Вашингтон; Дент, WRF (2004). «Диск обломков вокруг Тау Кита: массивный аналог пояса Койпера» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 351 (3): L54–L58. Бибкод : 2004MNRAS.351L..54G . дои : 10.1111/j.1365-2966.2004.07957.x .
- ^ Jump up to: а б «Астрономы обнаруживают возможные новые солнечные системы, формирующиеся вокруг близлежащих звезд Вега и Фомальгаут» (пресс-релиз). Объединенный астрономический центр. 21 апреля 1998 г. Архивировано из оригинала 16 декабря 2008 г. Проверено 24 апреля 2006 г.
- ^ Jump up to: а б Бэкман, Делавэр (1996). «Пыль в бета-версии PIC / VEGA Main Sequence Systems». Бюллетень Американского астрономического общества . 28 : 1056. Бибкод : 1996DPS....28.0122B .
- ^ Сандерс, Роберт (8 января 2007 г.). «Пыль вокруг ближайшей звезды подобна порошкообразному снегу» . Новости Калифорнийского университета в Беркли . Проверено 11 января 2007 г.
- ^ Лебретон, Дж.; Ожеро, Ж.-К.; Ти, В.-Ф.; Роберж, А.; и др. (2012). «Ледяной пояс Койпера вокруг молодой звезды солнечного типа HD 181327». Астрономия и астрофизика . 539 (1): А17. arXiv : 1112.3398 . Бибкод : 2012A&A...539A..17L . дои : 10.1051/0004-6361/201117714 . S2CID 12704582 .
- ^ Лиссе, CM; Бейхман, Калифорния; Брайден, Г.; Вятт, MC (2007). «О природе пыли в диске обломков вокруг HD 69830». Астрофизический журнал . 658 (1): 584–592. arXiv : astro-ph/0611452 . Бибкод : 2007ApJ...658..584L . дои : 10.1086/511001 . S2CID 53460002 .
- ^ Крист, Джон Э.; Стапельфельдт, Карл Р.; и др. (октябрь 2010 г.). «Наблюдения HST и Спитцера за кольцом обломков HD 207129». Астрономический журнал . 140 (4): 1051–1061. arXiv : 1008.2793 . Бибкод : 2010AJ....140.1051K . дои : 10.1088/0004-6256/140/4/1051 . S2CID 43979052 .
- ^ Jump up to: а б Калас, Пол; Грэм, Джеймс Р.; Клэмпин, Марк К.; Фицджеральд, Майкл П. (2006). «Первые изображения дисков обломков в рассеянном свете вокруг HD 53143 и HD 139664». Астрофизический журнал . 637 (1): L57–L60. arXiv : astro-ph/0601488 . Бибкод : 2006ApJ...637L..57K . дои : 10.1086/500305 . S2CID 18293244 .
- ^ Вятт, MC; Гривз, Дж. С.; Дент, WRF; Коулсон, IM (2005). «Субмиллиметровые изображения пыльного пояса Койпера вокруг Корви». Астрофизический журнал . 620 (1): 492–500. arXiv : astro-ph/0411061 . Бибкод : 2005ApJ...620..492W . дои : 10.1086/426929 . S2CID 14107485 .
- ^ Мерхен, ММ; Телеско, СМ; Пакхэм, К.; Кехо, TJJ (2006). «Разрешение в среднем инфракрасном диапазоне диска обломков радиусом 3 а.е. вокруг Зеты Зайца». Письма астрофизического журнала . 655 (2): L109. arXiv : astro-ph/0612550 . Бибкод : 2007ApJ...655L.109M . дои : 10.1086/511955 . S2CID 18073836 .
- ^ Голимовский, Д.; и др. (2007). «Наблюдения и модели диска обломков вокруг K Dwarf HD 92945» (PDF) . Калифорнийский университет, факультет астрономии Беркли . Проверено 17 июля 2007 г.
- ^ Уильямс, Джонатан П. и др. (2004). «Обнаружение холодной пыли вокруг звезды G2V HD 107146». Астрофизический журнал . 604 (1): 414–419. arXiv : astro-ph/0311583 . Бибкод : 2004ApJ...604..414W . дои : 10.1086/381721 . S2CID 18799183 .
- ^ СУ, КИЛ; и др. (2008). «Исключительно большой диск обломков вокруг γ Змееносца». Астрофизический журнал . 679 (2): Л125–Л129. arXiv : 0804.2924 . Бибкод : 2008ApJ...679L.125S . дои : 10.1086/589508 . S2CID 9634091 .
- ^ Маруа, Кристиан; Макинтош, Б.; и др. (ноябрь 2008 г.). «Прямое изображение нескольких планет, вращающихся вокруг звезды HR 8799». Наука . 322 (5906): 1348–52. arXiv : 0811.2606 . Бибкод : 2008Sci...322.1348M . дои : 10.1126/science.1166585 . ПМИД 19008415 . S2CID 206516630 . ( Препринт на exoplanet.eu. Архивировано 17 декабря 2008 г. в Wayback Machine )
- ^ Старк, К.; и др. (2009). «51 Змееносца: возможный аналог бета-животной, измеренный с помощью нуллера интерферометра Кека». Астрофизический журнал . 703 (2): 1188–1197. arXiv : 0909.1821 . Бибкод : 2009ApJ...703.1188S . дои : 10.1088/0004-637X/703/2/1188 . S2CID 17938884 .
- ^ Хайнс, Дин С. и др. (2006). «Формирование и эволюция планетных систем (FEPS): открытие необычной системы обломков, связанной с HD 12039». Астрофизический журнал . 638 (2): 1070–1079. arXiv : astro-ph/0510294 . Бибкод : 2006ApJ...638.1070H . дои : 10.1086/498929 . S2CID 14919914 .
- ^ Фурлан, Элиза; Сарджент; Кальве; Форрест; Д'Алессио; Хартманн; Ватсон; Зеленый; и др. (2 мая 2007 г.). «HD 98800: Переходный диск десятилетней давности». Астрофизический журнал . 664 (2): 1176–1184. arXiv : 0705.0380 . Бибкод : 2007ApJ...664.1176F . дои : 10.1086/519301 . S2CID 14027663 .
- ^ Калас, Пол; Фицджеральд, Майкл П.; Грэм, Джеймс Р. (2007). «Обнаружение крайней асимметрии в диске обломков, окружающем HD 15115». Астрофизический журнал . 661 (1): L85–L88. arXiv : 0704.0645 . Бибкод : 2007ApJ...661L..85K . дои : 10.1086/518652 . S2CID 16599464 .
- ^ Кернер, Д.В.; Ресслер, Мэн; Вернер, МВт; Бэкман, Делавэр (1998). «Среднее инфракрасное изображение околозвездного диска вокруг HR 4796: картирование обломков планетарного образования». Письма астрофизического журнала . 503 (1): Л83. arXiv : astro-ph/9806268 . Бибкод : 1998ApJ...503L..83K . дои : 10.1086/311525 . S2CID 12715138 .
- ^ Jump up to: а б Виллард, Рэй; Вайнбергер, Алисия; Смит, Брэд (08 января 1999 г.). «Снимки Хаббла пылевых дисков и колец, окружающих молодые звезды, дают подсказки» . Сайт Хаббла . Проверено 17 июня 2007 г.
- ^ Мейер, MR; Бэкман, Д. (8 января 2002 г.). «Пояс материала вокруг звезды может быть первым шагом в формировании планеты земной группы» . Университет Аризоны, НАСА. Архивировано из оригинала 7 июня 2011 г. Проверено 17 июля 2007 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Маккейб, Каер (08 марта 2019 г.). «Каталог разрешенных околозвездных дисков» . Лаборатория реактивного движения НАСА . Проверено 08 марта 2019 г.