Остаточный диск

Остаточный диск[1][2] (англ. debris disk) — околозвёздный диск из пыли и обломков на орбите вокруг звезды. Такие диски могут являться фазой в формировании планетной системы, следующей за фазой протопланетного диска[3]. По другой версии, они создаются и поддерживаются остатками столкновений между планетезималями[4]. К 2001 году найдены более 900 звёзд-кандидатов с пылевым диском.

Фотография остаточного диска вокруг Фомальгаута. Внутренний край диска, возможно, был сформирован орбитой планеты Фомальгаут b (снизу справа). Снимок сделан коронографом телескопа Хаббл (NASA).

Подобные диски были найдены как вокруг старых, так и вокруг молодых звезд; так же как минимум один диск наблюдается на орбите вокруг нейтронной звезды[5]. Иногда эти диски содержат заметные кольца, как на изображении Фомальгаута справа. У наиболее изученных дисков радиус равен 10—100 а. е.; они напоминают пояс Койпера, но с намного большим количеством пыли. Пылевой диск также часто соответствует главному поясу астероидов в Солнечной системе. В некоторых дисках имеется зона нагретой пыли, расположенная в пределах 10 а. е. от центральной звезды. Эту пыль иногда называют экзозодиакальной пылью, по аналогии с зодиакальной пылью в Солнечной системе.

Обычно диск обнаруживают, исследуя звёздную систему в инфракрасном спектре и находя избыток ИК-излучения сверх излучения, испускаемого звездой. Этот избыток вызван поглощением диском излучения звезды и последующим переизлучением в инфракрасном диапазоне[6].

История наблюдений

В 1984 году спутником IRAS был обнаружен пылевой диск на орбите вокруг звезды Вега. Первоначально полагали, что это протопланетный диск, но теперь предполагают остаточный диск из-за отсутствия газа в диске. Впоследствии в диске были найдены неоднородности, которые могут указывать на присутствия планетных тел[7]. Подобные открытия дисков были сделаны вокруг звезд Фомальгаут и Бета Живописца.

К 1998 году пылевой диск был обнаружен вокруг одной из ближайшей к Солнечной системе звезды — 55 Рака; в системе которой, как также известно, содержится пять планет[8]. Структура пылевого диска в системе Эпсилон Эридана также предлагает возмущения планетным телом на орбите вокруг звезды; используя эту информацию, можно будет предположить массу и орбиту планеты[9].

Происхождение

Типичные пылевые диски состоят из малых гранул, размером в 1—100 мкм. Излучение от звезды может служить причиной падения по спирали этих частиц на звезду из-за эффекта Пойнтинга — Робертсона, так что срок жизни диска будет порядка 10 млн лет или меньше. Таким образом, чтобы диск оставался целым, необходим процесс непрерывного пополнения диска. Это может быть, например, столкновения между большими телами. И это может происходить на непрекращающейся основе — столкновения между всё менее малыми телами[10].

Чтобы в пылевом диске происходили столкновения, тела должны быть гравитационно возмущены в достаточной степени, чтобы порождать относительно большие скорости столкновений. Такие возмущения может вызвать планетная система у звезды, а также компаньон двойной звезды или близкий проход другой звезды.

Известные пояса

Пояса пыли или обломков были обнаружены вокруг следующих звезд:

Звезда Спектральный класс[11] Расстояние до звезды,
св. лет		 Орбита,
а. е.
Эпсилон Эридана[9] K2V 10,5 35—75
Тау Кита[12] G8V 11,9 35—50
Вега[7][13] A0V 25 86—200
Фомальгаут[7] A3V 25 133-158
51 Змееносца[14] B9 131 0,5-1200
AU Микроскопа[15] M1Ve 33 50—150
HD 69830[16] K0V 41 <1
55 Рака A[8] G8V 41 27—50
Пи¹ Большой Медведицы[17] G1.5Vb 46,5 ?
HD 139664[18] F5IV-V 57 60—109
Эта Ворона[19] F2V 59 100—150
HD 53143[18] K1V 60 ?
Бета Живописца[13] A6V 63 25—550
Дзета Зайца[20] A2Vann 70 2—8
HD 92945[21] K1V 72 45—175
HD 107146[22] G2V 88 130
HR 8799[23] A5V 129 75
HD 12039[24] G3-5V 137 5
HD 98800[25] K4V 150 1
HD 15115[26] F2V 150 315—550
HR 4796 A[27][28] A0V 220 200
HD 141569[28] B9.5e 320 400
HD 113766 A[29] F4V 430 0,35—5,8

Орбита пояса — предполагаемое среднее расстояние или предполагаемый диапазон, базирующиеся или на прямом измерении изображений или полученные из температуры пояса. Для справки — среднее расстояние Земли от Солнца равно 1 а. е.

См. также

Примечания
  1. С. Попов. Формирование планет и протопланетные диски, ИД «ПостНаука» (11 февраля 2015).
  2. С. Попов. Остаточный диск вокруг молодой одиночной нейтронной звезды, Астрофорум (6 апреля 2006).
  3. Spitzer Team Says Debris Disk Could Be Forming Infant Terrestrial Planets (англ.), NASA (14 December 2005). Архивировано 8 сентября 2006 года. Дата обращения 22 октября 2009.
  4. Spitzer Sees Dusty Aftermath of Pluto-Sized Collision (англ.), NASA (10 January 2005). Архивировано 8 сентября 2006 года. Дата обращения 22 октября 2009.
  5. Wang, Z.; Chakrabarty, D.; Kaplan, D. L. A debris disk around an isolated young neutron star (англ.) // Nature. — 2006. — Vol. 440, iss. 7085. — P. 772—775. doi:10.1038/nature04669
  6. Debris Disk Database (англ.) (недоступная ссылка). Royal Observatory Edinburgh. Дата обращения: 22 октября 2009. Архивировано 10 августа 2008 года.
  7. Joint Astronomy Centre (1998-04-21). Astronomers discover possible new Solar Systems in formation around the nearby stars Vega and Fomalhaut (in en). Пресс-релиз. Проверено 2009-10-23.
  8. University Of Arizona Scientists Are First To Discover Debris Disk Around Star Orbited By Planet (англ.), ScienceDaily, С. 3 октября 1998 г. Дата обращения 23 октября 2009.
  9. Greaves, J. S.; Holland, W. S.; Wyatt, M. C.; Dent, W. R. F.; Robson, E. I.; Coulson, I. M.; Jenness, T.; Moriarty-Schieven, G. H.; Davis, G. R.; Butner, H. M.; Gear, W. K.; Dominik, C.; Walker, H. J. Structure in the Epsilon Eridani Debris Disk (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2005. — Vol. 619. — P. 187—190. doi:10.1086/428348
  10. Kenyon, Scott; Bromley, Benjamin. Stellar Flybys & Planetary Debris Disks (англ.). Smithsonian Astrophysical Observatory (2007). Дата обращения: 23 октября 2009. Архивировано 9 апреля 2012 года.
  11. SIMBAD: Query by identifiers (англ.). Centre de Données astronomiques de Strasbourg. Дата обращения: 23 октября 2009.
  12. Greaves, J. S.; Wyatt, M. C.; Holland, W. S.; Dent, W. R. F. The debris disc around tau Ceti: a massive analogue to the Kuiper Belt (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — Oxford University Press, 2004. — Vol. 351, iss. 3. — P. L54–L58. doi:10.1111/j.1365-2966.2004.07957.x
  13. D. E. Backman. Dust in beta PIC / VEGA Main Sequence Systems (англ.) // Bulletin of the American Astronomical Society. — American Astronomical Society, 1996. — Vol. 28. — P. 1056.
  14. Stark, C. и др. 51 Ophiuchus: A Possible Beta Pictoris Analog Measured with the Keck Interferometer Nuller (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2009. — Vol. 703. — P. 1188—1197.
  15. Sanders, Robert. Dust around nearby star like powder snow (англ.), UC Berkeley News (8 January 2007). Дата обращения 23 октября 2009.
  16. Lisse, C. M.; Beichman, C. A.; Bryden, G.; Wyatt, M. C. On the Nature of the Dust in the Debris Disk around HD 69830 (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 1999. — Vol. 658, iss. 1. — P. 584—592. doi:10.1086/511001
  17. C. A. Beichman; Tanner, A.; Bryden, G.; Stapelfeldt, K. R.; Werner, M. W.; Rieke, G. H.; Trilling, D. E.; Lawler, S.; Gautier, T. N. IRS Spectra of Solar-Type Stars: A Search for Asteroid Belt Analogs (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2006. — Vol. 639. — P. 1166—1176. doi:10.1086/499424
  18. Kalas, Paul; Graham, James R.; Clampin, Mark C.; Fitzgerald, Michael P. First Scattered Light Images of Debris Disks around HD 53143 and HD 139664 (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2006. — Vol. 637, iss. 1. — P. L57–L60. doi:10.1086/500305
  19. Wyatt, M. C.; Greaves, J. S.; Dent, W. R. F.; Coulson, I. M. Submillimeter Images of a Dusty Kuiper Belt around Corvi (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2005. — Vol. 620. — P. 492—500. doi:10.1086/426929
  20. Moerchen, M. M.; Telesco, C. M.; Packham, C.; Kehoe, T. J. J. Mid-infrared resolution of a 3 AU-radius debris disk around Zeta Leporis (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2006. arXiv:astro-ph/0612550
  21. Golimowski, D. и др. Observations and Models of the Debris Disk around K Dwarf HD 92945 (англ.) (PDF) (недоступная ссылка). University of California, Berkeley Astronomy Department (2007). Дата обращения: 23 октября 2009. Архивировано 9 апреля 2012 года.
  22. Williams, Jonathan P. и др. Detection of cool dust around the G2V star HD 107146 (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2004. — Vol. 604. — P. 414—419. doi:10.1086/381721
  23. Christian Marois и др. Direct Imaging of Multiple Planets Orbiting the Star HR 8799 (англ.) // Science. — 2008. — Vol. Forthcoming, iss. November. — P. 1348. doi:10.1126/science.1166585 (Preprint at exoplanet.eu Архивная копия от 17 декабря 2008 на Wayback Machine)
  24. Hines, Dean C. и др. The Formation and Evolution of Planetary Systems (FEPS): Discovery of an Unusual Debris System Associated with HD 12039 (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2006. — Vol. 638, iss. 2. — P. 1070—1079. doi:10.1086/498929
  25. Furlan, Elise HD 98800: A 10-Myr-Old Transition Disk (англ.). Корнеллский университет. arXiv (2 мая 2007). Дата обращения: 23 октября 2009.
  26. Kalas, Paul; Fitzgerald, Michael P.; Graham, James R. Discovery of Extreme Asymmetry in the Debris Disk Surrounding HD 15115 (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2007. — Vol. 661, iss. 1. — P. L85–L88. doi:10.1086/518652
  27. Koerner, D. W.; Ressler, M. E.; Werner, M. W.; Backman, D. E. Mid-Infrared Imaging of a Circumstellar Disk around HR 4796: Mapping the Debris of Planetary Formation (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 1998. — Vol. 503. — P. L83. doi:10.1086/311525
  28. Villard, Ray; Weinberger, Alycia; Smith, Brad. Hubble Views of Dust Disks and Rings Surrounding Young Stars Yield Clues (англ.). HubbleSite (8 января 1999). Дата обращения: 23 октября 2009. Архивировано 9 апреля 2012 года.
  29. Meyer, M. R.; Backman, D.. Belt of Material Around Star May Be First Step in Terrestrial Planet Formation (англ.), University of Arizona, NASA (8 January 2002). Архивировано 7 июня 2011 года. Дата обращения 23 октября 2009.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.