Открыты пылевые диски у солнцеподобных звезд

Звезды HD 53143 (a) и HD 139664 (b) имеют блеск соответственно 6,3 и 4,6 звездной величины (т.е. вторая видна невооруженным глазом). Чтобы уловить свет таких ярких звезд, телескопу Хаббла достаточно доли секунды. Но когда звезды экранировались (черный диск в центре), приходилось накапливать свет по 35-40 минут, чтобы получить изображение пылевых дисков. Это говорит о том, насколько диски уступают по яркости самой звезде (рис. из статьи P. Kalas et al.)

Группа астрономов из Калифорнийского университета в Беркли под руководством Пола Каласа (Paul Kalas) впервые получила изображения пылевых дисков вокруг двух солнцеподобных звезд. Существование подобных дисков обнаружено давно по избытку инфракрасного излучения в спектре звезды. Однако непосредственно увидеть диски сложно, поскольку они значительно уступают по яркости самой звезде.

Тем не менее с этой проблемой тоже удалось справиться, и астрономы уже получили целый ряд изображений околозвездных дисков. Но большинство из них находятся у совсем молодых звезд (моложе 10 млн лет), у которых еще сохраняется протопланетный диск, в котором идет формирование планет. Со временем большая часть вещества таких дисков собирается в планеты, а остатки выметаются из внутренних областей звездным ветром. Поэтому у более зрелых звезд плотность пыли в дисках значительно снижается, и обнаружить такие диски намного труднее.

До последнего времени непосредственно наблюдались только 6 пылевых дисков у зрелых звезд. Но все эти звезды были значительно крупнее и горячее Солнца. Звезды HD 53143 и HD 139664 стали первыми солнцеподобными звездами, у которых удалось сфотографировать пылевые диски.

Звезда HD 53143 имеет спектральный класс K1 (температура поверхности 5200 К), а ее светимость составляет 70% от солнечной. Она обладает широким диском, который мы наблюдаем под углом 40-50 градусов. Диск начинается на расстоянии менее 55 астрономических единиц от звезды и простирается как минимум до 110 а.е.

Звезда HD 139664 несколько горячее — спектральный класс F5, температура 6650 К — а по светимости в 3,3 раза превышает Солнце. Ее пылевой диск (а точнее кольцо) наблюдается почти с ребра: он начинается на расстоянии 83 а.е. от звезды, а заканчивается на 109 а.е.

Обе звезды находятся на расстоянии около 18 парсек. Обнаружить у них диски удалось благодаря наблюдениям на телескопе Хаббла, в которых использовалась Advanced Camera for Surveys (ACS), работающая в режиме коронографа. При этом свет звезды экранируется в фокусе телескопа небольшим непрозрачным диском радиусом 3 секунды дуги, что для расстояния, на котором находятся изучаемые звезды, соответствует примерно 55 а.е. По распределению яркости в дисках удалось ориентировочно определить их массу, которая составила 5-7 х 10²³ г, то есть на порядок меньше массы Земли и сопоставимо с существующими оценками общей массы вещества, собранной в поясе Койпера.

Если добавить два вновь обнаруженных диска к уже известным дискам у немолодых звезд и включить в рассмотрение Солнечную систему, мы получим список из 9 систем, в которых можно непосредственно наблюдать характеристики пылевого диска. В работе, которая опубликована в Astrophysical Journal Letters (PDF, 1,2 Mb), авторы делают первую попытку классифицировать подобные пылевые диски, разделив их на две категории — узкие и широкие. Узких дисков известно четыре. Они представляют собой кольца шириной 20-30 а.е. с резкими краями. Остальные системы обладают широкими дисками, у которых снаружи кольцо плавно сходит на нет, а его ширина может составлять 50 а.е. и более.

Область внутри кольца в обоих случаях свободна от пыли благодаря планетам и излучению звезды. А вот причины, определяющие различия внешних краев пылевых дисков, еще предстоит выяснить. Одно из возможных объяснений возникновения резкой границы у пылевого диска — влияние второй компоненты двойной звездной системы. Однако пока обнаружить вторую компоненту ни у одной звезды с узким диском не удалось. Кстати, Солнечная система, по-видимому, тоже обладает узким резко ограниченным пылевым диском в районе пояса Койпера, но пока не обнаружено признаков того, что Солнце входит в состав двойной системы.

Открытые диски интересны еще и тем, что планетные системы, которые они окружают, могут подходить для развития жизни. Все ранее наблюдавшиеся диски находятся у массивных горячих звезд, которые не проживут более миллиарда лет. Звезды HD 53143 и HD 139664 будут светить гораздо больше. Если вблизи них есть планеты, на что указывает свободная от пыли центральная область диска, то у них в запасе будет достаточно времени для развития сложных форм жизни.

Александр Сергеев

Источники:
Paul Kalas et al., First scattered light images of debris disks around HD 53143 and HD 139664, Astrophysical Journal, Vol. 635, pp. L57-L60 (PDF, 1,2 Mb).
Maggie McKee, Rocky rings around Sun-like stars revealed, NewScientist.com, 20 января 2006 года.

<< Назад