Кубанский государственный технологический университет

Протопланетные диски замедляют вращение звезд

20-11-2011
Представление художника о взаимодействии магнитных полей звезды и ее протопланетного диска. Изображение NASA/JPL/Spitzer с сайта www.universetoday.com

Новые данные, полученные при помощи космического телескопа «Спитцер», говорят о том, что протопланетные диски могут выступать в качестве тормоза, который замедляет вращение звезд. «Спитцер» проанализировал состояние 500 молодых звезд в туманности Ориона, и на основании этого анализа был сделан вывод, что самые быстровращающиеся из них не имеют протопланетных дисков, тогда как звезды, обладающие такими газопылевыми «украшениями», вращаются медленнее.

Звезды начинают жизнь после того, как массивный сгусток газа под действием гравитации сжимается в пространстве, превращаясь в протозвезду.

По мере того как размеры сгустка-протозвезды уменьшаются, она начинает вращаться всё быстрее и быстрее (подобно фигуристу, выполняющему вращение на льду: прижав к телу руки, он начинает вращаться быстрее). После того как звезда сформирована, избыточные газ и пыль (часть массы сгустка, неиспользованная для формирования звезды) превращаются под действием сил тяготения звезды в газопылевой блин, который обращается вокруг звезды в том же направлении. Вещество протопланетного диска также склонно к сгущениям под действием гравитации, что в конце концов приводит к образованию планет.

Скорость вращения молодых звезд достигает одного оборота в сутки. По мере старения вращение их замедляется. Но около одиночных молодых звезд, в отличие от двойных и кратных систем, нет никаких массивных тел (кроме газопылевого диска), которые могли бы повлиять на скорость вращения раскаленного газового шара. Тем не менее замедление происходит и у таких звезд. Значит, механизм, который сдерживает вращение звезд, кроется именно в протопланетном диске. В чем же причина замедления?

На этот вопрос попыталась ответить автор статьи, опубликованной 20 июля в Астрофизическом журнале, Луиза Ребулл (Luisa Rebull) из Научного центра им. Спитцера (Spitzer Science Center) в Пасадене. Она работает над проблемой формирования планетных систем уже 20 лет, а ее статья — часть исследований, направленных на понимание сложного взаимодействия между молодыми звездами и формирования планетных систем вокруг них.

Еще до этого исследования астрономы предполагали, что протопланетные диски могут снижать скорость вращения звезд вследствие взаимодействия их магнитных полей. Когда магнитные силовые линии звезды проходят сквозь диск, они начинают изгибаться, так как скорость вращения протопланетного диска гораздо меньше, чем самой звезды. Это взаимодействие передает своеобразный импульс торможения родительской звезде. Образно говоря, магнитные силовые линии «вязнут» в газопылевом диске.

Для того чтобы доказать эту теорию, Ребулл и ее группа прибегла к помощи инфракрасного телескопа «Спитцер». Запущенный в августе 2003 года, «Спитцер» является лучшим инструментом для обнаружения газопылевых дисков вокруг звезд, поскольку пыль в таких дисках, нагретая светом звезд, прекрасно показывает себя в инфракрасной области электромагнитного диапазона.

Астрономы пронаблюдали в инфракрасном диапазоне почти 500 молодых звезд в туманности Ориона. Они разделили изученные звезды на две подгруппы — медленные и быстрые. В результате выяснилось, что у медленных звезд шансов иметь газопылевые диски в 5 раз больше, чем у быстровращающихся.

Основываясь на проведенных исследованиях, Луиза Ребулл утверждает, что протопланетные диски могуть замедлять вращение звезд через магнитные поля. Однако на это замедление могут влиять и другие факторы, связанные с диском вокруг звезды, в частности звездные ветры и, возможно, полностью сформированные планеты.

Но чтобы окончательно решить вопрос о воздействии планет на вращение звезд, необходимо обнаружить их вокруг молодых звезд. К сожалению, все известные планеты обращаются около звезд почтенного возраста. Наше Солнце также не входит в число молодых звезд — оно находится в середине своей эволюции, а вращается с периодом 28 дней — это число говорит о том, что за первую половину своей жизни Солнце стало вращаться примерно в 30 раз медленнее, чем во время рождения.

Источник: Planetary Disks Slow Stellar Rotation // Universetoday.com, 24.07.2006.

См. также: Planet-Forming Disks Might Put the Brakes on Stars — Пресс-релиз Лаборатории реактивного движения NASA. A Correlation between Pre—Main-Sequence Stellar Rotation Rates and IRAC Excesses in Orion // The Astrophysical Journal, 646, pp. 297-303, 20.07.2006.

Александр Козловский, Астрогалактика

‹‹