Наблюдательное изображение протопланетного диска вокруг TW Hydrae, показывающее распределение твердых частиц (красный), окиси углерода (синий) и плотного газа (белый).
Авторы и права: Т. Йошида, Т. Цукагоши и др., ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Планеты формируются в протопланетных газопылевых дисках вокруг молодых звезд. Ученые изучают протопланетные диски, изучая их спектры, длины волн радиоволн, излучаемых компонентами диска. Газообразный водород является основным компонентом протопланетных дисков, но его трудно измерить напрямую, потому что он не излучает радиоволны эффективно. Угарный газ часто используется в качестве косвенного показателя, но отношение водорода к угарному газу может различаться в зависимости от окружающей среды, что приводит к большим неопределенностям в оценках общей массы.

Команда под руководством Томохиро Йошиды, аспиранта Высшего университета перспективных исследований в Японии, провела поиск архивных данных Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакама (ALMA) для наблюдений ближайшего протопланетного диска вокруг звезды TW Hydrae. Из этого они получили радиоизображение, в 15 раз более чувствительное, чем предыдущие исследования, что позволило им вычислить не только длины волн спектральных линий, но и их формы.

По форме линий угарного газа команда смогла измерить давление газа вблизи центра диска. Это давление показывает общую массу газа вблизи центра без необходимости делать какие-либо предположения об отношении водорода к монооксиду углерода. Команда обнаружила, что, несмотря на то, что процесс формирования планеты близок к концу, во внутренней области системы TW Hydrae все еще достаточно газа, чтобы создать планету размером с Юпитер.

Йошида, ведущий автор этого исследования, говорит: «Мы хотели бы применить эту новую технику к другим дискам и исследовать количество газа в дисках формирования планет с различными характеристиками и в разном возрасте, чтобы прояснить процесс рассеивания газа и процесс формирования планетных систем».

Эти результаты были опубликованы как «Открытие линейного расширения давления и прямого ограничения поверхностной плотности газа в протопланетном диске» в письмах журнала Astrophysical Journal от 22 сентября 2022 года.