Впервые международная группа астрономов зафиксировала начало формирования планет вокруг молодой звезды, обнаружив рождение первых твердых частиц, которые со временем могут превратиться в планеты. Исследование, опубликованное в журнале Nature под руководством Мелиссы Макклур из Лейденского университета, подтверждает наличие горячих минералов, переходящих в твердое состояние, в протопланетном диске звезды HOPS-315. Этот объект, расположенный примерно в 1300 световых годах от Земли, является аналогом Солнца на самых ранних этапах его эволюции.
Наблюдение стало возможным благодаря объединению данных космического телескопа James Webb и радиотелескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Если James Webb выявил химические признаки минералов, то ALMA позволил точно определить область диска, где они формируются — зону, сопоставимую по расположению с Поясом астероидов в нашей Солнечной системе.
Это первое прямое наблюдение момента, когда твердые вещества начинают формироваться в околозвездном диске, закладывая основу для возникновения планетезималей и, впоследствии, планет. Данные указывают на одновременное присутствие монооксида кремния (SiO) как в газообразной, так и в кристаллической форме — явный признак конденсации твердого материала. До сих пор этот ключевой процесс, необходимый для зарождения планетных систем, был известен лишь благодаря изучению метеоритов Солнечной системы.
Кристаллические минералы и связь с историей Солнечной системы
В Солнечной системе первые твердые вещества, образовавшиеся на ранних этапах эволюции, сохранились в примитивных метеоритах. Они содержат кристаллические минералы, богатые монооксидом кремния, которые сформировались при высоких температурах в протопланетных дисках. Именно эти минералы стали основой для роста более крупных тел, которые за миллионы лет объединились в планетезимали, а затем и в планеты.
Данные по HOPS-315 демонстрируют аналогичный процесс: монооксид кремния конденсируется в диске, переходя из газообразного состояния в твердое. Команда локализовала эти сигналы в области диска, которая по удаленности от звезды аналогична орбите Пояса астероидов. Наличие кристаллов в этой зоне указывает на схожесть механизмов планетообразования в разных звездных системах, укрепляя гипотезу, что наша Солнечная система — не исключение, а одна из возможных конфигураций среди множества.
Это наблюдение знаменует переломный момент в изучении истоков планетообразования, поскольку позволяет выявить не только уже сформировавшиеся планеты или те, что находятся на поздних стадиях формирования, но и самую раннюю фазу конденсации вещества. Такой уровень детализации стал возможен только благодаря сочетанию возможностей JWST, способного регистрировать глубокие инфракрасные сигналы, и ALMA, который точно картографирует структуры газа и пыли в диске.
HOPS-315: естественная лаборатория для изучения формирования планет
HOPS-315 сейчас считается одним из лучших кандидатов для исследования ранних стадий планетообразования. Эта протозвезда, все еще окруженная оболочкой из газа и пыли, обладает диском с условиями, схожими с теми, что были в зарождающейся Солнечной системе. Наблюдение за конденсацией первых твердых минералов в этой среде позволяет заглянуть в прошлое и увидеть то, что, вероятно, происходило более 4 миллиардов лет назад вокруг нашего Солнца.
Возможность отслеживать наличие и расположение этих материалов, а также подтверждать их химический состав, предоставляет ценный инструмент для уточнения моделей планетообразования. По мнению исследователей, система HOPS-315 служит ориентиром для сравнения и понимания эволюции других звездных систем, а также их потенциала к формированию землеподобных планет или газовых гигантов.
Полученные результаты также подчеркивают потенциал синергии между космическими и наземными обсерваториями. James Webb идентифицировал инфракрасные сигналы минералов, а ALMA отследил их пространственное распределение. Такое сочетание позволило определить происхождение материалов и проследить за текущим процессом их эволюции.
В будущем продолжение наблюдений за подобными системами может привести к новым открытиям о происхождении планет и разнообразии систем, населяющих нашу Галактику.