Протозвезда HOPS-315 показала, как из пыли растёт новая Солнечная система

Астрономам впервые удалось зафиксировать момент зарождения планет вокруг далёкой звезды. Используя телескоп ALMA и космический телескоп Джеймса Уэбба, международная команда исследователей обнаружила в окрестностях молодой звезды первые следы твердых веществ — горячих минералов, которые только начинают кристаллизоваться. Это открытие стало первым свидетельством того, как планетная система начинает формироваться на самой ранней стадии, и позволяет заглянуть в далёкое прошлое нашей собственной Солнечной системы.

Речь идет о звезде HOPS-315, расположенной примерно в 1300 световых годах от Земли. Это так называемая протозвезда, напоминающая наше Солнце в младенческом возрасте. Вокруг таких объектов часто наблюдаются диски из газа и пыли — именно в них со временем рождаются планеты. Однако впервые ученым удалось зафиксировать момент, когда в этом диске начинают формироваться твердые частицы, из которых затем вырастут планеты.

Ведущий автор исследования, профессор Лейденского университета Мелисса МакКлюр поясняет, что раньше астрономы наблюдали уже сформировавшиеся молодые газовые гиганты, похожие на Юпитер. Но сам процесс появления первых твердых тел — так называемых планетезималей — оставался вне поля зрения. По её словам, именно такие тела первыми формируются при зарождении планет, задолго до появления их крупных собратьев.

В Солнечной системе такие кристаллические минералы, в частности содержащие оксид кремния (SiO), сохранились в составе древнейших метеоритов. Именно по их возрасту ученые определяют, когда началось формирование планет у нашего Солнца. Сначала эти минералы появляются в горячем газе, затем начинают остывать и переходят в твердое состояние, а потом слипаются в крупные тела, которые с течением времени могут вырасти в планеты вроде Земли или ядра Юпитера.

Теперь у исследователей есть доказательства того, что аналогичный процесс происходит и в другом уголке Вселенной. Анализ спектра излучения HOPS-315 показал присутствие оксида кремния как в газообразной форме, так и в составе твердых кристаллов. Это означает, что минералы только начинают конденсироваться — именно в том месте диска, которое по размерам соответствует поясу астероидов в нашей системе.

Для подтверждения открытия ученые объединили данные телескопа Джеймса Уэбба и комплекса ALMA в чилийской пустыне Атакама. Сначала Webb зафиксировал сигналы от минералов, а затем ALMA позволил точно определить их расположение в пределах диска вокруг звезды. Как отмечает один из авторов, Логан Фрэнсис из Лейденского университета, минералы находятся именно там, где в Солнечной системе размещаются астероиды.

Исследование опубликовано в журнале Nature и открывает возможность по-новому взглянуть на процессы, происходившие в далеком прошлом нашей звезды. Как говорит участница проекта, профессор Мерел ван 'т Хофф, наблюдения HOPS-315 дают нам почти фотографию младенческой Солнечной системы. Этот объект становится уникальным аналогом, на примере которого можно изучать зарождение планет в других частях Галактики.

Даже ученые, не принимавшие участия в исследовании, высоко оценивают его значимость. Представитель Европейской южной обсерватории Элизабет Хамфрис отметила, что сочетание возможностей JWST и ALMA позволяет наблюдать такие тонкие процессы, как зарождение твердых частиц в протопланетных дисках. И всё это — в режиме настоящей астрономической археологии.