Александр Березин

Владимир Лира из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене и Марк Кюхнер из Годдардовского центра космических полётов НАСА (оба — США) провели компьютерное моделирование возможности формирования околозвёздного пылевого диска необычной формы, чаще всего ассоциируемого с наличием планет.

Согласно их выводам, такая связь не является обязательной.

Вы хорошо осведомлены о системе Фомальгаута, в которой то открывали, то закрывали одну планету, то предполагали там наличие двух планет, то вовсе отказывали в каких-либо планетах. Именно из-за этой неразберихи специалисты НАСА попытались по-своему оценить ситуацию: они разработали такую модель формирования газопылевого диска, которая смогла объяснить необычную форму кольца вокруг Фомальгаута без необходимости «привлечения» планет. По мнению учёных, такое же чисто гидродинамическое происхождение могут иметь газопылевые диски в системах многих других звёзд.

Пылевое кольцо вокруг Фомальгаута удалено от него всего на 25 а. е. (меньше, чем Нептун от Солнца). Но и это, и его странная форма могут быть объяснены без привлечения гипотезы о планете. (Иллюстрация Hubble.)

Напомним: газопылевой диск вокруг молодой (200–300 млн световых лет) звезды Фомальгаут имеет заострённые края, что ранее связывали с «эффектом пастуха» — планетой (а то и двумя — с внутренней и внешней сторон диска), гравитация которой выравнивала и «заостряла» край газопылевого диска. Г-н Лира считает данный тезис объяснением неизвестного через невидимое: «Я называю это аргументом тёмной материи. Вы видите что-то, чего не можете объяснить, и обвиняете в этом гравитацию того, что не можете видеть».

По его мнению, взаимодействие газа и пыли само по себе способно объяснить формирование газопылевого диска с заострёнными краями. Пыль в протопланетном облаке концентрируется в районах с высокой плотностью газа. При нагреве пыли звездой она, в свою очередь, нагревает газ, который расширяется и собирает по мере расширения ещё больше пыли. Процесс имеет чётко выраженную положительную обратную связь. Лира и Кюхнер создали компьютерную модель этого процесса и обнаружили, что даже при отсутствии каких бы то ни было планет комки и удлинённые вытянутые газопылевые кольца в такой системе формируются вполне регулярно.

Открытие Фомальгаута b вызвало жаркую полемику о том, как планета могла так быстро сформироваться вокруг столь горячей звезды. «Закрытие» планеты может решить эту сложную проблему. (Илл. ESA / NASA / L. Calcada.)

В общем, исследователи полагают, что в рассматриваемой системе нет ни Фомальгаута b, ни недавно предложенных в рамках «пастушьей модели» Фомальгаута b и с. Ну а заострённые края и светящиеся объекты, принятые в своё время за планеты, объясняются чисто гидродинамическим процессами:

 

 

 

 

 

Заострённые края, по мысли астрономов, формируются тогда, когда газ, поступающий в пылевое облако после испарения с планетезималей и комет, испытывает трение о края пылевого диска, порождая «эффект пастуха» без самого пастуха. Ну а эксцентриситет — не что иное, как так называемая чистая стоячая волна, существование которой становится возможным за счёт низкого сопротивления космической среды.

Пожалуй, доказать возможность несуществования планет в системе Фомальгаута им удалось. Правда, заметим, что доказать возможность отсутствия и доказать само отсутствие не одно и то же, поэтому Фомальгаут всё ещё ждёт последнего слова астрономического сообщества.

Подготовлено по материалам NewScientist.

Шаровые скопления рассказали о формировании звёзд

 Александр Березин 

Используя полученные космическим телескопом «Хаббл» новые изображения массивных шаровых скоплений, группа астрономов из Боннского университета (Германия) обнаружила серьёзные свидетельства того, что формирование звёзд и их последующая масса и эволюция напрямую зависят от среды, окружающей их в момент образования.

Как известно, звёзды формируются в межгалактическом пространстве из облаков газа и пыли. Считается, что параметры концентрации вещества в газопылевых облаках сильно варьируются. Свойства звёзд зависят в основном от типа пыли и газа, из которых они формируются, так же, как температура и металличность. «Районы формирования звёзд — это как зоны облачности в галактике, и возникающие звёзды являются, используя очень грубую аналогию, каплями дождя, конденсирующимися из газопылевого материала», — говорит возглавляющий группу исследователей профессор Павел Кроупа.

Такой подход встречал и встречает немалые трудности. Ранее практически во всех галактиках не удавалось обнаружить взаимосвязь размеров и свойств звезды с плотностью и составом газопылевого облака в районе их формирования. Однако теперь группе г-на Кроупы удалось показать, что распределение масс звёзд в действительности зависит от газопылевой среды, в которой они формируются. Как ни странно, учёные использовали для этого не районы формирования молодых звёзд, а весьма старые объекты, так называемые шаровые скопления. Оказалось, что количество наблюдаемых в них звёзд, уступающих по массе нашему Солнцу, находится в полном несоответствии со структурой газопылевого облака, из которого образовалось скопление.

Шаровые скопления (на фото — М70) оказались настолько необычным районом образования звёзд, что естественные механизмы подавления слишком быстрого формирования звёзд там не работали. (Изобр. «Хаббла».)

По словам астрономов, обычно разницу в условиях формирования звёзд нивелирует механизм его естественной остановки: если газопылевая туманность очень плотна, то звёзды из нее появляются быстро, и столь же быстро в газопылевой туманности образуются разрывы, области, где есть звёзды, но почти нет газа и пыли. После этого формирование новых звёзд большой массы замедляется, так как разрывы в газопылевых скоплениях препятствуют набору массы другими протозвёздами. Кроме того, после того как процесс формирования звезды окончен, она начинает светиться, и ее излучение быстро вытесняет окружающий её газ, из которого иначе образовались бы другие звёзды. Затем область звездообразования разрушается, оставляя на своём месте звёзды с различными массами. Если же первоначальная плотность газопылевого облака в скоплении не слишком велика, формирование звёзд идёт медленно, и бóльшая часть газа и пыли успевают принять участие в этом процессе. Следовательно, в значительной степени разница в плотности газопылевых облаков компенсируется самим механизмом звездообразования, поэтому-то в большинстве случаев звёзды и обладают сходной массой, радиусом и металличностью вне зависимости от изначальной плотности газопылевого диска, из которого они образовались.

Но с шаровыми скоплениями всё было несколько иначе, что и позволило исследователям из Боннского университета обнаружить там следы вариации начальной функции масс звёзд. Рождение звёзд происходило здесь очень давно, около 12 млрд лет тому назад, и «естественный предохранитель» формирования слишком большого количества звёзд высокой массы не работал: выше была насыщенность межзвёздного пространства газом и пылью, и распад региона звёздного формирования за счёт вытеснения из них газа светом звёзд не успевал произойти до того, как этот газ становился строительным материалом другой звезды.

Иными словами, вариабельность звёзд и их свойств у светил, сформировавшихся в одно время, но в разных условиях (плотность и параметры газопылевых облаков часто колеблются даже в пределах небольшой группы звёзд), может быть очень высока, гораздо выше, чем считалось.

Теперь учёные ищут более весомые доказательства того, что распределение массы звёзд зависит от окружающей среды и в других районах галактик. «Удивительно, но эти данные были получены не из регионов текущего звездообразования, богатых молодыми звёздами, а из районов со старыми объектами — шаровыми звёздными скоплениями, — поясняет Майкл Маркс, один авторов работы. — Часть наблюдаемых объектов в шаровых скоплениях менее массивна, чем наше Солнце, что находится в противоречии с их структурой». Шаровые звёздные скопления — это массивные кластеры, состоящие из тысяч звёзд и окружающие Млечный Путь; процессы звездообразования в них прекратились миллиарды лет назад. «Тем не менее с помощью моделирования мы обнаружили связь между формированием звёзд и окружающей средой», — подытоживает доктор Маркс.

Подготовлено по материалам Королевского астрономического общества.