Диск для мусора - Debris disk

Космический телескоп Хаббла наблюдение за кольцом обломков вокруг Фомальгаут. Внутренний край диска мог быть сформирован по орбите Фомальгаута b, внизу справа.

А диск мусора (Американский английский ), или же диск для мусора (Содружество на английском языке ), это околозвездный диск пыли и мусора на орбите вокруг звезда. Иногда эти диски содержат выступающие кольца, как видно на изображении Фомальгаут справа. Диски обломков были обнаружены вокруг как зрелых, так и молодых звезд, а также по крайней мере один диск обломков на орбите вокруг эволюционировавшего нейтронная звезда.[1] Более молодые диски обломков могут составлять этап формирования планетной системы после протопланетный диск фаза, когда планеты земной группы могут закончить рост.[2] Они также могут создаваться и поддерживаться как остатки столкновений планетезималей, иначе известных как астероиды и кометы.[3]

К 2001 году было обнаружено, что более 900 звезд-кандидатов обладают диском обломков. Обычно их обнаруживают, исследуя звездную систему в инфракрасный свет и ищу избыток радиации сверх того, что излучает звезда. Предполагается, что этот избыток является излучением звезды, которое было поглощено пылью в диске, а затем повторно излучено в виде инфракрасной энергии.[4]

Диски мусора часто описываются как массивные аналоги мусора в Солнечная система. Наиболее известные диски для мусора имеют радиус 10–100 астрономические единицы (AU); они напоминают Пояс Койпера в Солнечной системе, но с гораздо большим количеством пыли. Некоторые диски обломков содержат компонент более теплой пыли, находящейся в пределах 10 а.е. от центральной звезды. Эту пыль иногда называют экзозодиакальная пыль по аналогии с зодиакальная пыль в Солнечной системе.

История наблюдений

VLT и Хаббл изображения диска вокруг AU Microscopii.[5]

В 1984 году вокруг звезды был обнаружен диск обломков. Вега с использованием IRAS спутник. Первоначально считалось, что это протопланетный диск, но теперь известно, что это диск мусора из-за недостатка газа в диске и возраста звезды. Первые четыре диска обломков, обнаруженные с помощью IRAS, известны как «сказочная четверка»: Вега, Beta Pictoris, Фомальгаут, и Эпсилон Эридана. Впоследствии прямые изображения диска Beta Pictoris показали неоднородности в пыли, которые были приписаны гравитационным возмущениям невидимым экзопланета.[6] Это объяснение было подтверждено открытием экзопланеты в 2008 году. Beta Pictoris b.[7]

Другие звезды с экзопланетами, в том числе первые, обнаруженные с помощью прямых изображений (HR 8799 ), как известно, также содержат диски мусора. Ближайшая звезда 55 Cancri, система, которая, как известно, состоит из пяти планет, также имела диск обломков,[8] но это обнаружение не могло быть подтверждено.[9]Структуры в диске мусора вокруг Эпсилон Эридана предполагают возмущения планетарного тела на орбите вокруг этой звезды, что может быть использовано для ограничения массы и орбиты планеты.[10]

24 апреля 2014 года НАСА сообщило об обнаружении дисков обломков на архивных изображениях нескольких молодых звезд, HD 141943 и HD 191089, впервые просмотренные между 1999 и 2006 годами с Космический телескоп Хаббла, используя недавно улучшенные процессы визуализации.[11]

Источник

Диски для мусора обнаружен в HST архивные изображения юных звезд, HD 141943 и HD 191089, используя улучшенные процессы визуализации (24 апреля 2014 г.).[11]

При образовании звезды типа Солнца объект проходит через Т-Тельца фаза, во время которой он окружен богатой газом туманностью в форме диска. Из этого материала формируются планетезимали, которые могут продолжать аккрецию других планетезималей и дискового материала с образованием планет. Туманность продолжает вращаться вокруг звезда до главной последовательности в течение периода от 1–20 миллионов лет пока он не будет очищен радиационным давлением и другими процессами. Пыль второго поколения может образовываться вокруг звезды в результате столкновений планетезималей, которые образуют диск из образовавшихся обломков. В какой-то момент своей жизни по крайней мере 45% этих звезд окружены диском обломков, который затем можно обнаружить по тепловому излучению пыли с помощью инфракрасного телескопа. Повторяющиеся столкновения могут привести к тому, что диск будет существовать на протяжении большей части жизни звезды.[12]

Типичные диски для мусора содержат мелкие зерна 1–100мкм по размеру. Столкновения измельчат эти зерна до субмикрометровых размеров, которые будут удалены из системы с помощью радиация давление со стороны хозяина звезда. В очень тонких дисках, подобных дискам Солнечной системы, Эффект Пойнтинга – Робертсона может привести к попаданию частиц спираль внутрь вместо этого. Оба процесса ограничивают срок службы диска 10Myr или менее. Таким образом, чтобы диск оставался неповрежденным, необходим процесс постоянного пополнения его запасов. Это может происходить, например, посредством столкновений между более крупными телами, за которыми следует каскад, который измельчает объекты до наблюдаемых мелких зерен.[13]

Чтобы столкновения произошли в диске обломков, тела должны быть гравитационно возмущенный достаточно, чтобы создать относительно большие скорости столкновения. Планетная система вокруг звезды может вызывать такие возмущения, как и двойная звезда компаньон или близкое приближение другой звезды.[13] Наличие диска мусора может указывать на высокую вероятность экзопланеты вращается вокруг звезды.[14] Кроме того, многие диски обломков также показывают структуры в пыли (например, сгустки и деформации), которые указывают на присутствие одной или нескольких экзопланет внутри диска.[7]

Известные ремни

Пояса пыли или мусора были обнаружены вокруг многих звезд, включая Солнце, в том числе следующих:

ЗвездаSpectral
учебный класс[15]		Расстояние
(лы )		Орбита
(AU )		Примечания
Эпсилон ЭриданаK2V10.535–75[10]
Тау КитаG8V11.935–50[16]
ВегаA0V2586–200[17][18]
ФомальгаутA3V25133–158[17]
AU MicroscopiiM1Ve3350–150[19]
HD 181327F5.5V51.889-110[20]
HD 69830K0V41<1[21]
HD 207129G0V52148–178[22]
HD 139664F5IV – V5760–109[23]
Эта КорвиF2V59100–150[24]
HD 53143K1V60?[23]
Beta PictorisA6V6325–550[18]
Зета ЛепорисA2Vann702–8[25]
HD 92945K1V7245–175[26]
HD 107146G2V88130[27]
Гамма ЗмееносецA0V95520[28]
HR 8799A5V12975[29]
51 ЗмееносецB91310.5–1200[30]
HD 12039G3–5V1375[31]
HD 98800K5e (?)1501[32]
HD 15115F2V150315–550[33]
HR 4796 АA0V220200[34][35]
HD 141569B9.5e320400[35]
HD 113766 АF4V4300.35–5.8[36]
HD 141943[11]
HD 191089[11]

Орбитальное расстояние ремня - это оценочное среднее расстояние или диапазон, основанный либо на прямом измерении с помощью изображений, либо на основе температуры ремня. В земной шар имеет среднее расстояние от Солнца 1 а.е.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Wang, Z .; Chakrabarty, D .; Каплан, Д. Л. (2006). «Диск обломков вокруг изолированной молодой нейтронной звезды». Природа. 440 (7085): 772–775. arXiv:astro-ph / 0604076. Bibcode:2006 Натур 440..772Вт. Дои:10.1038 / природа04669. PMID  16598251.
  2. ^ "Команда Спитцера говорит, что из диска обломков могут образовываться молодые планеты земной группы". НАСА. 2005-12-14. Архивировано из оригинал на 2006-09-08. Получено 2007-01-03.
  3. ^ "Спитцер видит пыльные последствия столкновения размером с Плутон". НАСА. 2005-01-10. Архивировано из оригинал на 2006-09-08. Получено 2007-01-03.
  4. ^ «База данных мусорного диска». Королевская обсерватория Эдинбурга. Архивировано из оригинал на 2008-08-10. Получено 2007-01-03.
  5. ^ «Таинственная рябь, мчащаяся по диску, формирующему планету». Получено 8 октября 2015.
  6. ^ Куча, S (2000). "Космический телескоп, отображающий спектрографические коронографические наблюдения Beta Pictoris". Дои:10.1086/309188. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  7. ^ а б Лагранж, А-М (2012). «Положение Beta Pictoris b по отношению к диску мусора».
  8. ^ «Ученые из Университета Аризоны первыми открыли диск с обломками вокруг звезды, вращающейся вокруг планеты». ScienceDaily. 1998-10-03. Получено 2006-05-24.
  9. ^ Schneider, G .; Becklin, E. E .; Smith, B.A .; Weinberger, A.J .; Сильверстоун, М .; Хайнс, Д. К. (2001). "Коронографические наблюдения 55 Cancri с помощью NICMOS". Астрономический журнал. 121 (1): 525–537. arXiv:Astro-ph / 0010175. Bibcode:2001AJ .... 121..525S. Дои:10.1086/318050.
  10. ^ а б Greaves, J. S .; Holland, W. S .; Wyatt, M.C .; Dent, W. R. F .; Робсон, Э. И .; Coulson, I.M .; Jenness, T .; Moriarty-Schieven, G.H .; Дэвис, Г. Р .; Butner, H.M .; Gear, W. K .; Доминик, Ц .; Уокер, Х. Дж. (2005). "Структура в диске обломков Эпсилон Эридана". Астрофизический журнал. 619 (2): L187 – L190. Bibcode:2005ApJ ... 619L.187G. Дои:10.1086/428348.
  11. ^ а б c d Harrington, J.D .; Вильярд, Рэй (24 апреля 2014 г.). «РЕЛИЗ 14-114« Астрономическая криминалистика »обнаруживает планетные диски в архиве Хаббла НАСА». НАСА. В архиве из оригинала от 25.04.2014. Получено 2014-04-25.
  12. ^ Томас, Пол Дж. (2006). Кометы и происхождение и эволюция жизни. Успехи астробиологии и биогеофизики (2-е изд.). Springer. п. 104. ISBN  3-540-33086-0.
  13. ^ а б Кеньон, Скотт; Бромли, Бенджамин (2007). "Звездные пролеты и диски планетарного мусора". Смитсоновская астрофизическая обсерватория. Получено 2007-07-23.
  14. ^ Раймонд, Шон Н .; Armitage, P.J .; и другие. (2011). «Диски обломков как указатели образования планет земной группы». Астрономия и астрофизика. 530: A62. arXiv:1104.0007. Bibcode:2011A и A ... 530A..62R. Дои:10.1051/0004-6361/201116456.
  15. ^ «SIMBAD: запрос по идентификаторам». Центр астрономии Донна в Страсбурге. Получено 2007-07-17.
  16. ^ Greaves, J. S .; Wyatt, M.C .; Holland, W. S .; Дент, В. Р. Ф. (2004). «Диск мусора вокруг тау Кита: массивный аналог пояса Койпера». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 351 (3): L54 – L58. Bibcode:2004МНРАС.351Л..54Г. Дои:10.1111 / j.1365-2966.2004.07957.x.
  17. ^ а б «Астрономы открывают возможные новые солнечные системы, формирующиеся вокруг ближайших звезд Вега и Фомальгаут» (Пресс-релиз). Объединенный астрономический центр. 1998-04-21. Архивировано из оригинал на 2008-12-16. Получено 2006-04-24.
  18. ^ а б Бакман, Д. Э. (1996). «Пыль в бета-версиях систем основной последовательности PIC / VEGA». Бюллетень Американского астрономического общества. 28: 1056. Bibcode:1996ДПС .... 28.0122Б.
  19. ^ Сандерс, Роберт (2007-01-08). «Пыль вокруг ближайшей звезды, как снежный порошок». Новости Калифорнийского университета в Беркли. Получено 2007-01-11.
  20. ^ Lebreton, J .; Augereau, J.-C .; Thi, W.-F .; Роберж, А .; и другие. (2012). «Ледяной пояс Койпера вокруг молодой звезды солнечного типа HD 181327». Астрономия и астрофизика. 539 (1): A17. arXiv:1112.3398. Bibcode:2012A & A ... 539A..17L. Дои:10.1051/0004-6361/201117714.
  21. ^ Lisse, C.M .; Beichman, C.A .; Bryden, G .; Вятт, М. К. (2007). «О природе пыли в диске обломков HD 69830». Астрофизический журнал. 658 (1): 584–592. arXiv:astro-ph / 0611452. Bibcode:2007ApJ ... 658..584L. Дои:10.1086/511001.
  22. ^ Крист, Джон Э .; Stapelfeldt, Karl R .; и другие. (Октябрь 2010 г.). "HST и Spitzer наблюдения кольца обломков HD 207129". Астрономический журнал. 140 (4): 1051–1061. arXiv:1008.2793. Bibcode:2010AJ .... 140.1051K. Дои:10.1088/0004-6256/140/4/1051.
  23. ^ а б Калас, Пол; Грэм, Джеймс Р .; Clampin, Mark C .; Фицджеральд, Майкл П. (2006). «Первые изображения в рассеянном свете дисков обломков вокруг HD 53143 и HD 139664». Астрофизический журнал. 637 (1): L57 – L60. arXiv:Astro-ph / 0601488. Bibcode:2006ApJ ... 637L..57K. Дои:10.1086/500305.
  24. ^ Wyatt, M.C .; Greaves, J. S .; Dent, W. R. F .; Колсон, И. М. (2005). "Субмиллиметровые изображения пыльного пояса Койпера вокруг Корви". Астрофизический журнал. 620 (1): 492–500. arXiv:Astro-ph / 0411061. Bibcode:2005ApJ ... 620..492Вт. Дои:10.1086/426929.
  25. ^ Moerchen, M. M .; Telesco, C.M .; Packham, C .; Кехо, Т. Дж. Дж. (2006). «Среднее инфракрасное разрешение диска обломков радиусом 3 а.е. вокруг Зеты Лепорис». Письма в астрофизический журнал. 655 (2): L109. arXiv:astro-ph / 0612550. Bibcode:2007ApJ ... 655L.109M. Дои:10.1086/511955.
  26. ^ Голимовский, Д .; и другие. (2007). "Наблюдения и модели диска обломков вокруг K Dwarf HD 92945" (PDF). Калифорнийский университет, факультет астрономии Беркли. Получено 2007-07-17.
  27. ^ Уильямс, Джонатан П. и др. (2004). «Обнаружение холодной пыли вокруг звезды G2V HD 107146». Астрофизический журнал. 604 (1): 414–419. arXiv:astro-ph / 0311583. Bibcode:2004ApJ ... 604..414Вт. Дои:10.1086/381721.
  28. ^ SU, K.Y.L .; и другие. (2008). «Исключительно большой диск обломков вокруг γ Ophiuchi». Астрофизический журнал. 679 (2): L125 – L129. arXiv:0804.2924. Bibcode:2008ApJ ... 679L.125S. Дои:10.1086/589508.
  29. ^ Маруа, Кристиан; MacIntosh, B .; и другие. (Ноябрь 2008 г.). "Прямое изображение множества планет, вращающихся вокруг звезды HR 8799". Наука. 322 (5906): 1348–52. arXiv:0811.2606. Bibcode:2008Научный ... 322.1348M. Дои:10.1126 / science.1166585. PMID  19008415. (Препринт на exoplanet.eu В архиве 2008-12-17 на Wayback Machine )
  30. ^ Старк, К .; и другие. (2009). "51 Змееносец: возможный аналог бета-живописи, измеренный с помощью интерферометра Кека Нюллера". Астрофизический журнал. 703 (2): 1188–1197. arXiv:0909.1821. Bibcode:2009ApJ ... 703.1188S. Дои:10.1088 / 0004-637X / 703/2/1188.
  31. ^ Хайнс, Дин С. и др. (2006). «Формирование и эволюция планетных систем (FEPS): открытие необычной системы космического мусора, связанной с HD 12039». Астрофизический журнал. 638 (2): 1070–1079. arXiv:astro-ph / 0510294. Bibcode:2006ApJ ... 638.1070H. Дои:10.1086/498929.
  32. ^ Фурлан, Элиза; Сарджент; Кальве; Форрест; Д'Алессио; Хартманн; Ватсон; Зеленый; и другие. (2007-05-02). "HD 98800: 10-летний переходный диск". Астрофизический журнал. 664 (2): 1176–1184. arXiv:0705.0380. Bibcode:2007ApJ ... 664.1176F. Дои:10.1086/519301.
  33. ^ Калас, Пол; Фитцджеральд, Майкл П .; Грэм, Джеймс Р. (2007). «Обнаружение экстремальной асимметрии в диске мусора, окружающего HD 15115». Астрофизический журнал. 661 (1): L85 – L88. arXiv:0704.0645. Bibcode:2007ApJ ... 661L..85K. Дои:10.1086/518652.
  34. ^ Koerner, D. W .; Ресслер, М. Э .; Werner, M. W .; Бакман, Д. Э. (1998). «Средне-инфракрасное изображение околозвездного диска вокруг HR 4796: нанесение на карту обломков планетной формации». Письма в астрофизический журнал. 503 (1): L83. arXiv:Astro-ph / 9806268. Bibcode:1998ApJ ... 503L..83K. Дои:10.1086/311525.
  35. ^ а б Вильярд, Рэй; Вайнбергер, Алисия; Смит, Брэд (1999-01-08). «Взгляды телескопа Хаббла на пылевые диски и кольца, окружающие молодые звезды, дают подсказки». ХабблСайт. Получено 2007-06-17.
  36. ^ Meyer, M. R .; Бакман, Д. (8 января 2002 г.). "Пояс материала вокруг звезды может быть первым шагом в формировании земной планеты". Университет Аризоны, НАСА. Архивировано из оригинал на 2011-06-07. Получено 2007-07-17.

внешняя ссылка