eso1216ru — Научный релиз

ALMA раскрывает внутренний механизм соседней планетной системы

12 апреля 2012 г.

Новая обсерватория, еще находящаяся в процессе строительства, позволила астрономам осуществить прорыв в исследовании соседней планетной системы и понимании механизмов формирования и эволюции таких систем. Астрономы, использующие Атакамскую Большую Миллиметровую/субмиллиметровую Решетку (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array -- ALMA) обнаружили, что планеты, обращающиеся вокруг звезды Фомальгаут, должны быть значительно меньших размеров, чем первоначально считалось. Это первый опубликованный научный результат, полученный с ALMA, с того времени, как этот инструмент был открыт для его использования астрономами всего мира.

Открытие стало возможным благодаря полученным с ALMA исключительно четким изображениям пылевого диска (или кольца) вокруг Фомальгаута, звезды, расположенной от нас примерно в 25 световых годах. Снимки позволили разрешить споры вокруг более ранних наблюдений этой системы. На изображениях, полученных с ALMA, видно, что как внутренняя, так и внешняя кромки тонкого пылевого диска очень резкие. Этот факт в сочетании с компьютерным моделированием привел ученых к выводу, что частицы пыли в диске удерживаются внутри диска гравитационным воздействием двух планет, одна из которых ближе к родительскому светилу, чем диск, а другая дальше [1].

Проведенные вычисления также показали, что вероятные размеры этих планет превышают размеры Марса, но не более, чем в несколько раз могут превосходить размер Земли. Эти размеры значительно меньше, чем считалось раньше. В 2008 г. Космический телескоп Хаббла (NASA/ESA Hubble Space Telescope) получил изображение внутренней планеты, которая, как считалось, оказалась больше Сатурна, второй по размерам планеты Солнечной системы. Однако, в ходе более поздних наблюдений с инфракрасными телескопами этой планеты загистрировать больше не удалось.

Эта неудача заставила некоторых астрономов усомниться в существовании планеты на изображении, полученном с телескопом Хаббла. Снимок, полученный с Космическим телескопом в видимом свете, зарегистрировал также присутствие мельчайших пылевых частиц, которые двигались от звезды под воздействием ее светового давления, размывая таким образом структуру пылевого диска. Наблюдения ALMA, выполненные в более длинноволновой области, зарегистрировали частицы пыли большего размера ? около 1 миллиметра в диаметре ? которые не отталкиваются излучением звезды. Они четко обрисовывают резкие кромки диска и его кольцеобразную структуру, которые свидетельствуют о гравитационном воздействии двух планет.

"Комбинируя наблюдения формы кольца, выполненные ALMA, и компьютерные модели, мы можем вывести жесткие ограничения на массу и параметры орбиты любой планеты вблизи кольца",-- сказал Аарон Болей (Aaron Boley, Sagan Fellow, University of Florida, USA) руководитель работы. "Массы этих планет должны быть невелики, иначе планеты разрушили бы кольцо",-- добавил он. Малые размеры планет объясняют, по мнению ученого, почему их не удалось обнаружить в процессе наблюдений в инфракрасных лучах.

Исследования с ALMA показывают, что ширина кольца примерно в 16 раз больше расстояния от Земли до Солнца, а его толщина составляет всего одну седьмую ширины. "Кольцо уже и тоньше, чем считалось",-- говорит Мэтью Пейн, тоже из Университета Флориды (Matthew Payne, University of Florida).

Кольцо находится примерно в 140 астрономических единицах (расстояниях от Земли до Солнца) от звезды. В Солнечной системе Плутон примерно в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля. "Малые размеры найденных планет в окрестности кольца и их огромное удаление от материнской звезды делают их, возможно, самыми холодными из всех планет, до сих пор обнаруженных на орбитах вокруг нормальных звезд", -- љговорит Аарон Болей.

Ученые наблюдали систему Фомальгаута в сентябре -- октябре 2011 г., когда работала только примерно четверть из планируемых 66 антенн ALMA. Когда строительство телескопа в нынешнем году закончится, полная система антенн будет гораздо более мощной. Однако, даже в ранней фазе наблюдений ALMA оказалась достаточно эффективной, чтобы выявить структуру, не замеченную в более ранних наблюдениях в миллиметровом диапазоне.

"Хоть ALMA все еще в процессе строительства, это уже самый мощный телескоп такого типа. Это только начало новой волнующей эры исследований протопланетных дисков и образования планет вокруг звезд",-- заключает астроном ESO и член исследовательской группы Билл Дент (Bill Dent, ALMA, Chile).

Международный астрономический инструмент ALMA (Большая Атакамская Миллиметровая / субмиллиметровая Решетка -- The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) совместный проект ученых Европы, Северной Америки и Восточной Азии, при участии Республики Чили. Строительство и эксплуатацию ALMA ведут от Европы Европейская Южная Обсерватория (ESO), от Северной Америки Национальная радиоастрономическая обсерватория (National Radio Astronomy Observatory -- NRAO), и от Восточной Азии Национальная радиоастрономическая обсерватория Японии (National Astronomical Observatory of Japan -- NAOJ). Организационно строительство, пуско-наладочные работы и эксплуатация ALMA совместно возглавляются и управляются в рамках Объединенной Обсерватории ALMA (The Joint ALMA Observatory, JAO).

Примечания

[1] Эффект образования резких кромок пылевого кольца под воздействием планет или спутников был впервые замечен, когда космический аппарат ?Вояджер? (Voyager) пролетал мимо Сатурна и сделал подробные снимки системы колец этой планеты. Одно из колец Урана резко ограничено действием его лун Корделии и Офелии, точно таким же механизмом, который наблюдатели ALMA предлагают в случае кольца вокруг Фомальгаута. Луны, ограничивающие кольца этих планет, прозваны ?лунами-пастухами? (shepherding moons).

Воздействие спутников планет на границы пылевых колец вокруг этих планет объясняется гравитационными эффектами. Планета с внутренней стороны кольца обращается вокруг центрального тела (звезды или большой планеты) быстрее, чем пылевые частицы, составляющие кольцо. Гравитация планеты увеличивает энергию частиц, отталкивая их внутрь кольца. Планета с внешней стороны кольца движется медленнее, чем частицы кольца, и ее притяжение уменьшает энергию частиц, также заставляя их двигаться внутрь кольца.

Узнать больше

Исследование представлено в статье ?Constraining the Planetary System of Fomalhaut Using High-Resolution ALMA Observations? by A. Boley et al. в Astrophysical Journal Letters.

Состав группы исследователей: A. C. Boley (University of Florida, Gainesville, USA), M. J. Payne (University of Florida), S. Corder (North American ALMA Science Center, Charlottesville, USA), W. Dent (ALMA, Santiago, Chile), E. B. Ford (University of Florida) and M. Shabram (University of Florida).

В 2012 году исполняется 50 лет со дня основания Европейской Южной Обсерватории (ESO, the European Southern Observatory) -- ведущей межгосударственной астрономической организации Европы и самой продуктивной астрономической обсерватории в мире. В ее работе принимают участие 15 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Чешская Республика, Дания, Франция, Финляндия, Германия, Италия, Нидерланды, Португалия, Испания, Швеция, Швейцария и Объединенное Королевство. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь, самой совершенной в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два обзорных телескопа: VISTA, который работает в инфракрасных лучах и является крупнейшим в мире телескопом для выполнения обзоров неба, и Обзорный Телескоп VLT, (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный исключительно для обзора неба в видимом свете. ESO является европейским партнером в революционном проекте астрономического телескопа ALMA ? величайшем астрономическом проекте в истории. В настоящее время ESO планирует строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) ? Европейского Сверхкрупного Телескопа 40-метрового класса для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет ?величайшим в мире оком, устремленным в небо?.

Ссылки

• Текст статьи
• Веб-страница ESO ALMA
• Фото ALMA

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +78123637786
Сотовый: +79112122130
Email: km@gao.spb.ru

Aaron. C. Boley
University of Florida
Gainesville, USA
Телефон: +1 352 294 1844
Email: aaron.boley@astro.ufl.edu

William Dent
Joint ALMA Observatory
Santiago, Chile
Телефон: +56 2 467 6249
Сотовый: +56 9 827 9537
Email: wdent@alma.cl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Email: rhook@eso.org

Dave Finley
Public Information Officer, National Radio Astronomy Observatory
Socorro, USA
Телефон: +1 575 835 7302
Email: dfinley@nrao.edu

Masaaki Hiramatsu
Education & Public Outreach Officer, National Astronomical Observatory of Japan
Japan
Телефон: +81 422 34 3900 ext.3150
Email: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp

William Garnier
Education and Public Outreach Officer, Joint ALMA Observatory
Santiago, Chile
Телефон: +56 2 467 6119
Email: wgarnier@alma.cl

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso1216.