Астероидные пояса повсюду: астрономы увидели «двойников» Солнечной системы у десятков звёзд

Учёные использовали инструмент SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) на Очень Большом Телескопе Европейской Южной Обсерватории (VLT ESO) для изучения пылевых дисков вокруг других звёзд. Эти диски, состоящие из остатков формирования планет, таких как астероиды и кометы, слишком малы, чтобы их можно было увидеть напрямую. Однако SPHERE, благодаря своим возможностям поляриметрии, позволяет отфильтровать эти объекты и создать изображения дисков.

«Этот набор данных — настоящее сокровище для астрономов. Он даёт уникальное представление о свойствах пылевых дисков и позволяет делать выводы о существовании более мелких тел, таких как астероиды и кометы, которые невозможно наблюдать напрямую», — отмечает Гаэль Шовен из Института астрономии Макса Планка, соавтор работы.

В рамках исследования были проанализированы данные наблюдений за 161 молодой звездой, вокруг которых, по данным инфракрасного излучения, существуют пылевые диски. В результате удалось получить изображения 51 диска, демонстрирующих значительное разнообразие структур: от небольших и плотных до крупных и разреженных, видимых с разных ракурсов. Четыре диска были визуализированы впервые.

Анализ показал, что более массивные звёзды, как правило, окружены большим количеством пыли. Также, чем дальше от звезды расположен диск, тем больше в нём пыли. Самым интересным результатом стало обнаружение схожих структур в пылевых кольцах многих систем. Как и в Солнечной системе, в этих дисках наблюдаются концентрические кольцеобразные структуры, где вещество сосредоточено на расстоянии от звезды, наподобие главного пояса астероидов и пояса Койпера.

Учёные считают, что эти структуры связаны с наличием планет. Крупные планеты, уже обнаруженные в некоторых системах, вычищают пространство своей орбиты, формируя разрывы в кольцевых структурах. Другие особенности дисков, такие как острые края, могут указывать на присутствие ещё не открытых планет. Моделирование позволило оценить массы и размеры орбит планет, способных формировать наблюдаемые разрывы и внутренние края поясов. Оказалось, что планеты с массой от 0,1 до 13 масс Юпитера могут создавать подобные структуры. В системах с двумя поясами разрывы могут быть сформированы планетами с массой меньше массы Юпитера, которые пока не поддаются обнаружению.

В целом, исследование показывает, что архитектура Солнечной системы не является уникальной. Большинство изученных систем имеют схожую структуру: несколько планет, расположенных внутри широкого аналога пояса Койпера. Дальнейшие наблюдения с помощью таких телескопов, как «Джеймс Уэбб» (JWST) и ALMA, позволят уточнить полученные результаты и глубже понять процессы формирования планетных систем.

 Источник: Astronomy and Astrophysics