Астрономы нашли рекордный по размеру протопланетный диск

Изучение протопланетных дисков сильно осложняется тем, что их непростую трехмерную структуру мы видим лишь с одной точки обзора. Если такая система повернута к нам «макушкой», астрономы изучают плоскость диска: например, ищут разрывы — признаки формирующихся планет. Если же система повернута боком, ученые получают возможность изучить вертикальную структуру диска. При этом плотная «плоскость» заслоняет «ослепляющий» приборы свет звезды, позволяя разглядеть больше деталей.

Еще одна сложность с изучением протопланетных дисков — необходимость вести наблюдения в разных диапазонах. Так, миллиметровый диапазон позволяет засечь излучение, отраженное от крупных частиц, размер которых исчисляется миллиметрами и сантиметрами. А оптический и ближний инфракрасный диапазон помогает «увидеть» мельчайшие частицы пыли микронного размера. Они «парят» гигантскими полушариями по обе стороны от диска.

В работе, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal Letters, ученые представили первые результаты таких комбинированных наблюдений за протопланетным диском IRAS 23077+6707.

Замеченный еще в 2016 году объект расположен к нам как раз боком и на снимках похож на бабочку. Впрочем, авторы первого подробного описания предложили называть его «Чивито Дракулы» — в честь национального уругвайского сэндвича с начинкой из говяжьего стейка.

Плотный слой газа и пыли скрывает молодую звезду, которая примерно в два раза больше по диаметру и в 2,5 раза массивнее Солнца. Система по-прежнему окружена остатками газовой оболочки — это те самые «крылья бабочки». По оценкам, масса самого диска — около 0,2 солнечной массы, из которых 20 процентов составляют крупные частицы.

Главное — размер диска IRAS 23077+6707. Он растянулся на небе примерно на 14 секунд дуги. Предыдущий рекордсмен, IRAS 18059-3211, или «Гамбургер Гомеса», занимает до 12 секунд дуги. Чем больше размер, тем проще вести наблюдения.

Истинный размер диска пока невозможно оценить точно. Ученые уверены, что система находится в области звездообразования в созвездии Цефея. Область занимает обширную часть космоса от 580 до 2,6 тысячи световых лет от нас. При таком расстоянии реальный диаметра диска «Чивито Дракулы» — тысячи астрономических единиц, или сотни миллиардов километров. Но пока главное то, насколько большим он выглядит для нас.

Любопытная особенность диска IRAS 23077+6707 — разница в «крыльях бабочки»: одна половина в шесть раз ярче другой. С учетом, что диск повернут к нам краем (наклон около 80 градусов), эта разница вызывает вопросы. К тому же даже в идеально «лежачих» дисках ученые замечали подобные асимметрии.

По предположениям астрономов, есть несколько физических процессов, способных породить такое несовпадение в яркости «крыльев». Для начала, оно может быть «наследием» первых этапов формирования звезды. С другой стороны, появляется все больше подтверждений того, что «виновниками» могут быть планеты. «Чивито Дракулы» как раз похоже на компьютерные модели подобного «вмешательства».

Достаточно массивная планета способна не только «пропылесосить» полосу в протопланетном диске, отделив внутреннюю часть от внешней, но и искривить их. Как показало моделирование, даже если части диска отклонятся друг от друга менее чем на градус, может появиться огромная тень. Теоретически именно она делает одно «крыло» более тусклым.

В исследовании, опубликованном в 2023 году, ученые рассчитали, что количество обнаруженных дисков, повернутых к нам краем, сильно расходится с оценками. Вероятно, нам предстоит найти еще много подобных объектов, раз даже столь огромный диск, как «Чивито Дракулы», так долго ускользал от внимания астрономов. Что касается самого IRAS 23077+6707, вероятно, вскоре появятся еще более точные исследования его структуры.