Исследователям, использующим космический телескоп НАСА Spitzer для изучения развивающихся звезд, было трудно понять, почему звезды излучают больше инфракрасного света, чем ожидалось. Диски, образующие планеты, которые окружают молодые звезды, нагреваются звездным светом и светятся инфракрасным светом, но Спитцер обнаружил дополнительный инфракрасный свет, исходящий от неизвестного источника.
Новая теория, основанная на трехмерных моделях дисков, образующих планеты, предлагает ответ: газ и пыль, подвешенные над дисками на гигантских магнитных петлях, подобных тем, которые видны на Солнце, поглощают звездный свет и светятся инфракрасным светом.«Если бы вы могли каким-то образом встать на один из этих планетообразующих дисков и посмотреть на звезду в центре через атмосферу диска, вы бы увидели нечто похожее на закат», — сказал Нил Тернер из Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния.Новые модели лучше описывают, как образующий планету материал вокруг звезд перемешивается, попадая на планеты будущего, астероиды и кометы.
Хотя идея магнитных атмосфер на дисках, формирующих планеты, не нова, это первый раз, когда они были связаны с загадкой наблюдаемого избыточного инфракрасного света. По словам Тернера и его коллег, магнитная атмосфера похожа на то, что происходит на поверхности нашего Солнца, где движущиеся силовые линии магнитного поля побуждают огромные солнечные выступы вспыхивать в виде больших петель.Звезды рождаются из схлопывающихся карманов в огромных облаках газа и пыли, вращаясь, сокращаясь под действием силы тяжести.
По мере того, как звезда увеличивается в размерах, к ней из облака идет дождь из большего количества материала, и вращение превращает этот материал в турбулентный диск. В конечном итоге планеты собираются вместе из материала диска.
В 1980-х годах миссия инфракрасного астрономического спутника, совместный проект, в котором участвовало НАСА, начала обнаруживать больше инфракрасного света вокруг молодых звезд, чем ожидалось. Используя данные других телескопов, астрономы смогли определить наличие пыльных дисков из материала, образующего планеты. Но в конце концов стало ясно, что одних дисков недостаточно, чтобы учесть дополнительный инфракрасный свет — особенно в случае звезд, в несколько раз превышающих массу Солнца.Одна из теорий выдвинула идею о том, что вместо диска звезды были окружены гигантским пыльным гало, которое перехватило видимый свет звезды и переизлучило его в инфракрасных длинах волн.
Затем недавние наблюдения с наземных телескопов показали, что необходимы и диск, и гало. Наконец, трехмерное компьютерное моделирование турбулентности в дисках показало, что диски должны иметь нечеткие поверхности со слоями газа низкой плотности, поддерживаемыми магнитными полями, подобно тому, как солнечные протуберанцы поддерживаются магнитным полем Солнца.Новая работа объединяет эти части, вычисляя, как звездный свет падает на диск и его нечеткую атмосферу.
В результате атмосфера поглощает и повторно излучает достаточно, чтобы учесть весь дополнительный инфракрасный свет.«Материал, перехватывающий звездный свет, находится не в ореоле и не в традиционном диске, а в атмосфере диска, поддерживаемой магнитными полями», — сказал Тернер. «Было предсказано, что такие намагниченные атмосферы образуются, когда диск, приводящий внутрь газа, врезается в растущую звезду».В течение следующих нескольких лет астрономы будут дополнительно проверять эти идеи о структуре атмосферы диска, используя гигантские наземные телескопы, соединенные вместе в качестве интерферометров.
Интерферометр объединяет и обрабатывает данные с нескольких телескопов, чтобы показать детали более мелкие, чем каждый телескоп может увидеть по отдельности. Спектры турбулентного газа в дисках также будут поступать с телескопа НАСА SOFIA, телескопа Атакама с большой миллиметровой / субмиллиметровой решеткой (ALMA) в Чили и космического телескопа НАСА Джеймса Уэбба после его запуска в 2018 году.Лаборатория реактивного движения руководит миссией космического телескопа Спитцера для Управления научных миссий НАСА в Вашингтоне.
Научные операции проводятся в Научном центре Спитцера в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. Операции с космическими кораблями базируются в компании Lockheed Martin Space Systems, Литтлтон, штат Колорадо. Данные хранятся в Научном архиве инфракрасного излучения, расположенном в Центре обработки и анализа инфракрасных данных в Калифорнийском технологическом институте.
Калифорнийский технологический институт управляет Лабораторией реактивного движения для НАСА. Для получения дополнительной информации о Spitzer посетите http://spitzer.caltech.edu и http://www.nasa.gov/spitzer.