Диск мусора - Debris disk

Наблюдение космическим телескопом Хаббла кольца обломков вокруг Фомальгаута . Внутренний край диска мог быть сформирован по орбите Фомальгаута b в правом нижнем углу.

Мусора диск ( американский английский ), или обломки диск ( Commonwealth английский ), является околозвездной диск от 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 . Диски обломков также могут быть произведены и поддержаны как остатки столкновений планетезималей, иначе известных как астероиды и кометы.

К 2001 году было обнаружено, что более 900 звезд-кандидатов обладают диском обломков. Обычно их обнаруживают, исследуя звездную систему в инфракрасном свете и ища превышение излучения, превышающего излучение звезды. Предполагается, что этот избыток является излучением звезды, которое было поглощено пылью в диске, а затем повторно излучено в виде инфракрасной энергии.

Диски обломков часто называют массивными аналогами обломков в Солнечной системе . Наиболее известные диски обломков имеют радиус 10–100 астрономических единиц (а.е.); они напоминают пояс Койпера в Солнечной системе, хотя пояс Койпера не имеет достаточно высокой массы пыли, чтобы его можно было обнаружить даже вокруг ближайших звезд. Некоторые диски обломков содержат компонент более теплой пыли, находящейся в пределах 10 а.е. от центральной звезды. Эту пыль иногда называют экзозодиакальной пылью по аналогии с зодиакальной пылью в Солнечной системе.

История наблюдений

VLT и изображения Хаббла диска вокруг AU Microscopii .

В 1984 году с помощью спутника IRAS был обнаружен диск обломков вокруг звезды Вега . Первоначально считалось, что это протопланетный диск , но теперь известно, что это диск обломков из-за недостатка газа в диске и возраста звезды. Первые четыре диска обломков, обнаруженные с помощью IRAS, известны как «сказочная четверка»: Vega , Beta Pictoris , Fomalhaut и Epsilon Eridani . Впоследствии прямые изображения диска Beta Pictoris показали неоднородности в пыли, которые были приписаны гравитационным возмущениям невидимой экзопланеты . Это объяснение было подтверждено открытием в 2008 году экзопланеты Beta Pictoris b .

Известно, что и другие звезды, вмещающие экзопланеты, в том числе впервые обнаруженные с помощью прямого изображения ( HR 8799 ), также содержат диски обломков. Сообщалось, что у близлежащей звезды 55 Cancri , системы, которая, как известно, также есть пять планет, есть диск обломков, но это обнаружение не могло быть подтверждено. Структуры в диске обломков вокруг Эпсилона Эридани предполагают возмущения планетарного тела на орбите вокруг этой звезды, что может быть использовано для ограничения массы и орбиты планеты.

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 Хаббл , с использованием недавно улучшенных процессов построения изображений.

В 2021 году наблюдения звезды VVV-WIT-08 , которая была скрыта на период 200 дней, возможно, были результатом того, что диск обломков проходил между звездой и наблюдателями на Земле. Сообщается , что две другие звезды, Epsilon Aurigae и TYC 2505-672-1 , регулярно затмеваются, и было определено, что это явление является результатом вращения дисков в разные периоды времени, что позволяет предположить, что VVV-WIT-08 может быть похожим и имеют гораздо более длительный орбитальный период, который наблюдатели на Земле только что видели. VVV-WIT-08 в десять раз больше Солнца в созвездии Стрельца .

Источник

Обломки диски обнаружены в HST архивных изображений молодых звезд, HD 141943 и HD 191089 , с использованием усовершенствованных процессов обработки изображений (24 апреля 2014).

Во время формирования звезды, похожей на Солнце, объект проходит фазу Т-Тельца, в течение которой он окружен газообразной туманностью в форме диска. Из этого материала образуются планетезимали , которые могут продолжать аккрецию других планетезималей и дискового материала, образуя планеты. Туманность продолжает вращаться вокруг звезды перед главной последовательностью в течение 1–20 миллионов лет, пока не исчезнет из-за радиационного давления и других процессов. Пыль второго поколения может образовываться вокруг звезды в результате столкновений планетезималей, которые образуют диск из образовавшихся обломков. В какой-то момент своей жизни по крайней мере 45% этих звезд окружены диском мусора, который затем можно обнаружить по тепловому излучению пыли с помощью инфракрасного телескопа. Повторяющиеся столкновения могут привести к тому, что диск будет существовать на протяжении большей части жизни звезды.

Типичные диски мусора содержат мелкие зерна размером 1–100  мкм . Столкновения измельчат эти зерна до субмикрометровых размеров, которые будут удалены из системы под действием радиационного давления родительской звезды . В очень тонких дисках, таких как диски в Солнечной системе, эффект Пойнтинга-Робертсона может вместо этого заставить частицы двигаться по спирали внутрь. Оба процесса ограничивают срок службы диска 10  миллионами или меньше. Таким образом, чтобы диск оставался неповрежденным, необходим процесс постоянного пополнения его запасов. Это может происходить, например, посредством столкновений между более крупными телами, за которыми следует каскад, который измельчает объекты до наблюдаемых мелких зерен.

Чтобы столкновения произошли в диске обломков, тела должны быть достаточно гравитационно возмущены, чтобы создать относительно большие скорости столкновения. Планетная система вокруг звезды может вызвать такие возмущения, как и двойная звезда- компаньон или близкое приближение другой звезды. Наличие диска обломков может указывать на высокую вероятность того, что экзопланеты вращаются вокруг звезды. Кроме того, многие диски обломков также показывают структуры в пыли (например, сгустки и деформации), которые указывают на присутствие одной или нескольких экзопланет внутри диска.

Известные ремни

Пояса пыли и обломков были обнаружены вокруг многих звезд, включая Солнце, в том числе следующих:

Звезда Спектральный
класс
Расстояние
( ly )
Орбита
( AU )
Примечания
Эпсилон Эридана K2V 10,5 35–75
Тау Кита G8V 11,9 35–50
Вега A0V 25 86–200
Фомальгаут A3V 25 133–158
AU Microscopii M1Ve 33 50–150
HD 181327 F5.5V 51,8 89-110
HD 69830 K0V 41 год <1
HD 207129 G0V 52 148–178
HD 139664 F5IV – V 57 год 60–109
Эта Корви F2V 59 100–150
HD 53143 K1V 60 ?
Beta Pictoris A6V 63 25–550
Зета Лепорис A2Vann 70 2–8
HD 92945 K1V 72 45–175
HD 107146 G2V 88 130
Гамма Змееносец A0V 95 520
HR 8799 A5V 129 75
51 Змееносец B9 131 0,5–1200
HD 12039 G3–5V 137 5
HD 98800 K5e (?) 150 1
HD 15115 F2V 150 315–550
HR 4796  A A0V 220 200
HD 141569 B9.5e 320 400
HD 113766 A F4V 430 0,35–5,8
HD 141943
HD 191089

Орбитальное расстояние ремня - это расчетное среднее расстояние или диапазон, основанный либо на прямом измерении с помощью изображений, либо на основе температуры ремня. Земли имеют среднее расстояние от Солнца 1 а.е..

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки