Дисковые ветры приоткрыли завесу над процессами формирования планет.

Каждую секунду в наблюдаемой Вселенной возникает более 3000 звезд. Многие из них окружены протопланетными дисками — вращающимися облаками газа и пыли, из которых затем формируются планеты. Однако процессы, связанные с образованием звезд и планетных систем, до сих пор недостаточно изучены.

Известно, что аккреция — накопление материи звездой из окружающего диска — играет в этом процессе ключевую роль. Чтобы газ перестал вращаться вокруг звезды и упал на нее, ему необходимо потерять часть углового момента, однако точные механизмы этого процесса остаются неясными.

В последние годы исследователи рассматривают дисковые ветры как возможное объяснение. Считается, что ветры, создаваемые магнитными полями и движущиеся со скоростью 16-80 километров в секунду, уносят часть газа и углового момента с поверхности диска.

Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy, наблюдали за четырьмя молодыми звездами, ориентированными «ребром» к Земле. Три из четырех светил освободились от своих первоначальных газопылевых облаков, что сделало их идеальными кандидатами для изучения процессов внутри диска.

Используя инфракрасный спектрограф NIRSpec (один из основных инструментов «Уэбба») и ранее собранные данные с телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter Array), астрономы получили принципиально новую информацию о газовых потоках, выбрасываемых из планетообразующего диска в космос.

Выяснилось, что ветры имеют сложную трехмерную структуру: в каждом диске был обнаружен быстрый и узкий струйный поток, идентифицированный по излучению ионов железа (Fe II), который погружен в более медленный поток молекулярного водорода (H₂), а тот, в свою очередь, находится внутри еще более медленного потока монооксида углерода (CO). Эти различные компоненты подтверждают теоретические модели «погруженной» морфологии дисковых ветров.

Таким образом, команда получила первые изображения ветров, способствующих потере углового момента (когда газ сбрасывает часть своей инерции, чтобы упасть на звезду). Результаты данного исследования также способствуют пониманию того, как формируются звезды и планетные системы.

К другим процессам, влияющим на эволюцию протопланетных дисков, относятся так называемые X-ветры — потоки вещества, исходящие от протозвезды и возникающие в результате магнитных сил в аккреционных дисках рядом с формирующимся светилом. Внешние части диска также облучаются интенсивным звездным светом, что приводит к образованию тепловых ветров.

«Различить ветры, вызванные магнитным полем, тепловые ветры и X-ветры удалось благодаря высокой чувствительности и разрешению космической обсерватории „Джеймс Уэбб“», — объяснили авторы нового исследования.

Полученные результаты предоставляют ученым представление о том, как могла выглядеть Солнечная система 4,6 миллиарда лет назад. «Погруженная» морфология ветров поддерживает теоретические предсказания о том, что дисковые ветры играют ключевую роль в аккреции материи и формировании планет.

Команда планирует продолжить наблюдения, чтобы лучше понять процессы, происходящие в протопланетных дисках, и получить новые данные о происхождении звездных систем, таких как Солнечная система и потенциально обитаемые миры за ее пределами.