Радиотелескоп e-MERLIN заглянул в «колыбель» планетных систем

Наблюдения, представленные на Национальной астрономической встрече Королевского астрономического общества (NAM 2025) в Дареме, проливают свет на ранние этапы формирования планетных систем, подобных нашей Солнечной. Исследователи обнаружили «гравий» — каменные частицы размером с сантиметр — вокруг двух молодых звёзд, DG Tau и HL Tau, расположенных примерно в 450 световых годах от Земли. Эти «строительные блоки» планет, как полагают учёные, постепенно слипаются, образуя всё более крупные тела, подобно тому, как, предположительно, формировался Юпитер 4,5 миллиарда лет назад, а затем и другие планеты нашей системы.

Обнаружение этих частиц стало возможным благодаря проекту PEBBLeS (Planet Earth Building-Blocks—a Legacy eMERLIN Survey), в рамках которого используется радиоинтерферометр e-MERLIN, состоящий из семи радиотелескопов, разнесённых по территории Великобритании на 217 километров. Эта система, подключённая к высокоскоростной оптической сети, в настоящее время является единственным радиотелескопом, способным изучать протопланетные диски — космические «ясли», где рождаются планеты — с максимальным разрешением и чувствительностью.

Карта e-MERLIN, показывающая дисковую структуру вокруг молодой звезды DG Tauri, где начинают формироваться фрагменты размером с гальку.
Иллюстрация: Hesterly, Drabek-Maunder, Greaves, Richards, et al / CC BY 4.0

Доктор Кэти Хестерли из Обсерватории SKA отмечает, что обнаруженные запасы «строительного материала» в протопланетных дисках вокруг DG Tau и HL Tau достаточно велики, чтобы сформировать планетарные системы, даже превосходящие по размерам нашу Солнечную систему. Эти наблюдения подтверждают гипотезу о том, что процесс формирования планет начинается на гораздо больших расстояниях от звезды, чем считалось ранее, достигая орбит, аналогичных орбите Нептуна.

Доктор Анита Ричардс из Центра астрофизики имени Джоддрелла Банка Манчестерского университета подчёркивает сложность обнаружения промежуточных стадий формирования планет. Хотя газовые и пылевые диски вокруг молодых звёзд были обнаружены ещё в 1990-х годах, а к настоящему времени известно уже около 2000 полностью сформировавшихся экзопланет, промежуточные этапы, когда мелкие частицы начинают слипаться, сложнее наблюдать из-за уменьшения их общей площади. e-MERLIN, работающий на длине волны около 4 сантиметров, идеально подходит для обнаружения частиц размером с сантиметр, которые наиболее эффективно излучают на таких волнах.

Полученные изображения диска DG Tau демонстрируют наличие таких частиц на расстояниях, аналогичных орбите Нептуна, а аналогичные данные получены и для HL Tau. Эти открытия предвещают новые возможности для изучения протопланетных дисков с помощью будущего радиотелескопа Square Kilometer Array (SKA), который должен начать работу в Южной Африке и Австралии. Учёные ожидают, что SKA, благодаря своей повышенной чувствительности и масштабу, позволит изучить сотни планетных систем с беспрецедентной детализацией, начиная с 2031 года. По словам доктора Хестерли, e-MERLIN показал возможности такого рода исследований, а SKA выведет их на новый уровень.