Облачная аккреция как источник возмущений в протопланетных дисках звезд до Главной последовательности

03.06.2022 г.

Формирование протопланетного газопылевого диска из остатков протозвездного облака является одной из стадий эволюции молодых звезд и их окружения. Вещество протопланетного диска в дальнейшем является строительным материалом для планетной системы. Процесс падения сгустков вещества из протозвездного облака на протопланетный диск является естественным процессом в истории молодых звезд. При этом данное явление было слабо исследовано до недавних пор: рассматривались лишь простые геометрические модели.

В совместной статье ученых Крымской астрофизической обсерватории РАН и Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН впервые было выполнено массовое моделирование движение газовых потоков в протопланетных дисках при падении газового сгустка. Рассматривался широкий набор параметров, включающий массу газового сгустка, величину и направления его скорости, а также области соприкосновения сгустка и протопланетного диска. На основе рассчитанных моделей были получены теоретические изображения протопланетных дисков с неоднородностями, которые сравнивались с наблюдаемыми. Были получены свидетельства того, что в рамках предложенной авторами модели можно объяснить ряд различных типов неоднородностей, наблюдаемых на изображениях протопланетных дисков, которые получены с помощью наземного радиоинтерферометра ALMA. Это вихреподобная структура, сильно закрученная спираль, яркое кольцо, двухрукавная спираль, а также структура из нескольких колец (Рисунок 1).

В работе также было показано, что кольцеобразная структура и двухрукавная спираль являются долгоживущими, со временем жизни в несколько тысяч лет. Такого времени достаточно для формирования планеты на наклонной относительно диска орбите. Также отмечено, что падение сгустка вещества может привести к развитию гравитационной неустойчивости в диске, и как следствие, к формированию нескольких планет гигантов.

Изображение протопланетного диска на длине волны 1 мм в моменты времени 40, 125 и 500 лет после падения сгустка (указаны в правом верхнем углу). Расстояния по осям указаны в астрономических единицах (расстояние от Земли до Солнца). Цветовая шкала показывает поток излучения, умноженный на квадрат расстояния от звезды, в условных единицах.

Работа опубликована:
Clumpy Accretion in Pre-main-sequence Stars as a Source of Perturbations in Circumstellar Disks
The Astrophysical Journal
DOI: 10.3847/1538-4357/ac53a6
Т.В. Демидова, В.П. Гринин.

Статья доступна по ссылке: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac53a6/pdf.