Среда, 21 февраля, 2024
ДомойКосмосИнфракрасный глаз Уэбба обнаружил причудливую структуру пыли «кошачий хвост» в Beta Pictoris

Инфракрасный глаз Уэбба обнаружил причудливую структуру пыли «кошачий хвост» в Beta Pictoris

- Advertisement -

Космический телескоп Джеймса Уэбба обнаружил новую структуру в системе Beta Pictoris, напоминающую кошачий хвост. Это открытие, сделанное Изабель Реболлидо, указывает на сложные взаимодействия внутри дисков обломков системы и предполагает недавние события производства пыли, расширяя наше понимание динамики планетарной системы. Авторы и права: НАСА, ЕКА, ККА, STScI, Ральф Кроуфорд (STScI)

Новые наблюдения в инфракрасном свете позволяют предположить недавнее массивное столкновение

С 1980-х годов планетная система вокруг звезды Бета Живописца продолжает очаровывать ученых. Даже после десятилетий исследований он по-прежнему таит в себе сюрпризы.

НАСА‘s Космический телескоп Джеймса Уэбба открыл новую захватывающую главу истории Beta Pic, которая включает в себя новые подробности о составе дисков обломков и невиданный ранее пылевой след, напоминающий кошачий хвост. Группа астрономов предполагает, что эта особенность является относительно недавним дополнением к планетной системе — хвостом, который не так стар, как само время.

Космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба сделал снимки звездной системы Бета Живописца. MIRI (средний инфракрасный инструмент) Уэбба позволил группе астрономов исследовать состав основного и вторичного дисков обломков Бета-Пик — последняя особенность, ранее обнаруженная космическим телескопом Хаббл.
Неожиданно инфракрасные возможности Уэбба обнаружили новую особенность системы Beta Pic: изогнутую ветку пыли, напоминающую по форме кошачий хвост. Этот хвост, заметный только по данным MIRI, простирается от юго-западной части вторичного диска обломков и, по оценкам, простирается на 10 миллиардов миль.
Пыль, образующая хвост, может быть похожа на вещество, обнаруженное на поверхности комет и астероидов в нашей Солнечной системе. Чтобы понять происхождение кошачьего хвоста, необходим дальнейший анализ, хотя команда считает, что причиной этого является событие образования пыли, такое как столкновение астероидов, комет или планетезималей.
Авторы и права: НАСА, ЕКА, ККА, STScI, Кристофер Старк (NASA-GSFC), Келлен Лоусон (NASA-GSFC), Йенс Каммерер (ESO), Маршалл Перрин (STScI).

Космический телескоп Уэбб обнаружил пыльный «кошачий хвост» в системе Beta Pictoris

Бета Живописца, молодая планетная система, расположенная всего в 63 световых годах от нас, продолжает интриговать ученых даже после десятилетий углубленного изучения. Он обладает первым пылевым диском, изображенным вокруг другой звезды — диском обломков, образовавшимся в результате столкновений астероидов, комет и планетезималей. Наблюдения НАСА Космический телескоп Хаббл выявил второй диск обломков в этой системе наклонен по отношению к внешнему диску, который был виден первым. Теперь команда астрономов, использующая космический телескоп НАСА Джеймса Уэбба для изображения системы Beta Pictoris (Beta Pic), обнаружила новую, ранее невиданную структуру.

Команда под руководством Изабель Реболлидо из Астробиологического центра в Испании использовала NIRCam Уэбба (камеру ближнего инфракрасного диапазона) и MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона) для исследования состава ранее обнаруженных основного и вторичного дисков обломков Beta Pic. Результаты превзошли их ожидания, обнаружив резко наклоненную ветвь пыли, имеющую форму кошачьего хвоста, которая простирается от юго-западной части вторичного диска обломков.

«Бета Живописца — это диск обломков, в котором есть все: у него есть очень яркая, близкая звезда, которую мы можем очень хорошо изучить, и сложная околозвездная среда с многокомпонентным диском, экзокометами и двумя экзопланетами», — сказал Реболлидо, ведущий автор исследования. «Хотя и раньше проводились наблюдения с земли в этом диапазоне длин волн, они не обладали той чувствительностью и пространственным разрешением, которые мы имеем сейчас с Уэббом, поэтому они не обнаружили эту особенность».

Это анимация, изображающая создание кошачьего хвоста, как предположила группа астрономов. Эта структура, которая видна в юго-западной части вторичного диска обломков Бета-Пик, по оценкам, простирается на 10 миллиардов миль.

Ученые предполагают, что кошачий хвост является результатом выброса пыли, например столкновения, которое произошло всего сто лет назад. Первоначально образующаяся пыль движется в том же орбитальном направлении, что и ее источник, а затем начинает распространяться. Свет звезды быстрее отталкивает мельчайшие и пушистые частицы пыли от звезды, в то время как более крупные частицы движутся не так сильно, оставляя пылевой след.

Если смотреть с ребра, резкий наклон кошачьего хвоста — это оптическая иллюзия. Наша перспектива вместе с кривизной хвоста создает наблюдаемый угол, тогда как на самом деле усик пыли отходит от диска всего лишь под наклоном в пять градусов.

Авторы и права: НАСА, ЕКА, ККА, STScI, Ральф Кроуфорд (STScI)

Портрет звезды, улучшенный с помощью Уэбба

Даже с Уэббом, или JWST, просмотр Beta Pic в нужном диапазоне длин волн — в данном случае в среднем инфракрасном диапазоне — имел решающее значение для обнаружения кошачьего хвоста, поскольку он появлялся только в данных MIRI. Данные Уэбба в среднем инфракрасном диапазоне также выявили разницу в температуре между двумя дисками Beta Pic, что, вероятно, связано с различиями в составе.

«Мы не ожидали, что Уэбб раскроет, что вокруг Beta Pic есть два разных типа материала, но MIRI ясно показал нам, что материал вторичного диска и кошачьего хвоста горячее, чем основной диск», — сказал Кристофер Старк, сотрудник — автор исследования в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Пыль, образующая этот диск и хвост, должна быть очень темной, поэтому нам нелегко увидеть ее в видимом диапазоне волн, но в среднем инфракрасном диапазоне она светится».

Чтобы объяснить более высокую температуру, команда пришла к выводу, что пыль может представлять собой высокопористый «органический тугоплавкий материал», подобный веществу, обнаруженному на поверхностях комет и астероидов в нашей Солнечной системе. Например, предварительный анализ материала, взятого с астероида Бенну, проведенного НАСА. ОСИРИС-РЕкс Миссия обнаружила, что он очень темный и богатый углеродом, очень похожий на то, что MIRI обнаружил на Beta Pic.

Аннотированная версия изображения Beta Pictoris, полученная с помощью MIRI Уэбба (прибор среднего инфракрасного диапазона). Коронограф (черный круг и два маленьких диска) использовался, чтобы блокировать свет центральной звезды. Некоторые функции выделены и помечены.
Белая линия проходит над оранжевым основным диском обломков и обозначается как «плоскость основного диска». Тонкий сине-зеленый диск наклонен примерно на пять градусов против часовой стрелки относительно оранжевого основного диска и выделен сине-зеленой линией с надписью «расширенный вторичный диск». Часть серого материала, сгруппированная ближе к центру, образует изогнутую структуру в правом верхнем углу, отмеченную желтой линией с надписью «кошачий хвост».
Масштабная линейка показывает, что диски Beta Pic простираются на сотни астрономических единиц (а.е.), где одна а.е. — это среднее расстояние от Земли до Солнца. (В нашей солнечной системе Нептун вращается на расстоянии 30 а.е. от Солнца.) На этом изображении свет с длиной волны 15,5 микрон окрашен в голубой цвет, а свет с длиной волны 23 микрона — в оранжевый (фильтры F1550C и F2300C соответственно).
Авторы и права: НАСА, ЕКА, ККА, STScI, Кристофер Старк (NASA-GSFC), Келлен Лоусон (NASA-GSFC), Йенс Каммерер (ESO), Маршалл Перрин (STScI).

Загадочное начало хвоста требует дальнейших исследований

Однако остается главный вопрос: чем можно объяснить форму кошачьего хвоста, уникальную изогнутую особенность, не похожую на то, что можно увидеть в дисках вокруг других звезд?

Реболлидо и его команда смоделировали различные сценарии, пытаясь подражать кошачьему хвосту и разгадать его происхождение. Хотя необходимы дальнейшие исследования и испытания, команда представляет убедительную гипотезу о том, что кошачий хвост является результатом выброса пыли, произошедшего всего сто лет назад.

«Что-то происходит — например, столкновение — и образуется много пыли», — поделился Маршалл Перрин, соавтор исследования в Научном институте космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд. «Сначала пыль движется в том же орбитальном направлении, что и ее источник, но затем она также начинает распространяться. Свет звезды быстрее отталкивает мельчайшие и пушистые частицы пыли от звезды, в то время как более крупные частицы движутся не так сильно, создавая длинный усик пыли».

«Особенность кошачьего хвоста очень необычна, и воспроизвести его кривизну с помощью динамической модели было сложно», — объяснил Старк. «Наша модель требует пыли, которую можно очень быстро вытолкнуть из системы, что еще раз предполагает, что она сделана из органического огнеупорного материала».

Аннотированное изображение звездной системы Beta Pictoris, полученное с помощью MIRI (среднего инфракрасного прибора) Уэбба, со стрелками компаса, масштабной линейкой и цветовым ключом для справки.
Стрелки компаса на север и восток показывают ориентацию изображения на небе. Обратите внимание, что соотношение между севером и востоком на небе (как видно снизу) перевернуто относительно стрелок направления на карте местности (как видно сверху).
Масштабная линейка обозначена в астрономических единицах и угловых секундах. Одна а.е. — это среднее расстояние от Земли до Солнца. (В нашей Солнечной системе Нептун вращается на расстоянии 30 а.е. от Солнца.) Угловые секунды — это мера углового расстояния на небе. Одна угловая секунда равна 1/3600 одного градуса дуги. (Полная Луна имеет угловой диаметр около 0,5 градуса.) Фактический размер объекта, занимающего на небе одну угловую секунду, зависит от его расстояния от телескопа.
На этом изображении показаны невидимые длины волн средней инфракрасной области спектра, которые были преобразованы в цвета видимого света. Цветовая шкала показывает, какие фильтры MIRI использовались при сборе света. Цвет имени каждого фильтра — это цвет видимого света, используемый для представления инфракрасного света, проходящего через этот фильтр.
Авторы и права: НАСА, ЕКА, ККА, STScI, Кристофер Старк (NASA-GSFC), Келлен Лоусон (NASA-GSFC), Йенс Каммерер (ESO), Маршалл Перрин (STScI).

Предпочтительная модель команды объясняет острый угол хвоста от диска простой оптической иллюзией. Наша перспектива в сочетании с изогнутой формой хвоста создает наблюдаемый угол хвоста, в то время как на самом деле дуга материала отходит от диска всего лишь под наклоном в пять градусов. Принимая во внимание яркость хвоста, команда оценивает количество пыли внутри хвоста кошки, эквивалентное большому астероиду главного пояса, простирающемуся на 10 миллиардов миль.

Недавнее событие образования пыли внутри дисков обломков Beta Pic также может объяснить недавно обнаруженное асимметричное расширение наклонного внутреннего диска, как показано в данных MIRI и наблюдается только на стороне, противоположной хвосту. Недавнее столкновительное образование пыли также может объяснить особенность, ранее обнаруженную Большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка Атакамы в 2014 году: сгусток угарного газа (CO), расположенный возле кошачьего хвоста. Поскольку излучение звезды должно разрушить CO в течение примерно ста лет, эта все еще присутствующая концентрация газа может быть свидетельством того же события.

«Наше исследование показывает, что Beta Pic может быть даже более активным и хаотичным, чем мы думали ранее», — сказал Старк. «JWST продолжает удивлять нас, даже когда мы смотрим на самые хорошо изученные объекты. У нас есть совершенно новое окно в эти планетные системы».

Эти результаты были представлены на пресс-конференции на 243-м собрании Американского астрономического общества в Новом Орлеане, штат Луизиана.

Наблюдения проводились в рамках программы гарантированного времени наблюдения 1411.

Космический телескоп Джеймса Уэбба — крупнейшая в мире обсерватория космической науки. Уэбб разгадывает тайны нашей Солнечной системы, заглядывает в далекие миры вокруг других звезд и исследует загадочные структуры и происхождение нашей Вселенной и наше место в ней. Уэбб — это международная программа, возглавляемая НАСА совместно со своими партнерами, ЕКА (ESA).Европейское космическое агентство) и Канадское космическое агентство.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме