Коли ви чуєте фразу «спіральні рукави», ви, мабуть, думаєте про галактики. У багатьох галактик є яскраві дуги зірок, які спірально віддаляються від їхнього центру, включаючи наш Чумацький Шлях. Але не всі галактики мають спіральні рукави, і галактики не єдині небесні об’єкти зі спіральними рукавами. Близько третини протопланетних дисків навколо молодих зірок мають спіральні рукави й тепер ми думаємо, що знаємо чому.
У галактиках спіральні рукави викликані хвилями густини всередині галактичного диска. Хвилі щільності створюють своєрідний ефект пробки, коли окремі зірки дрейфують у спіральні рукави й виходять із них, але загальна спіральна структура зберігається. Спіральна структура підтримується вищою щільністю газу та пилу в рукавах, що викликає утворення зірок у рукавах.
Протопланетні диски мають схожу структуру із молодими галактиками. Вони обидва є плоским диском з газу і пилу, що обертається навколо масивного центрального виступу. Але різниця в масштабі та віці означає, що ми не можемо просто сказати, що спіральні рукави в галактиках і планетарні диски мають одну й ту саму причину.
Одна з моделей планетарних дискових спіралей полягає в тому, що вони формуються подібно до спіральних галактик. Власне, гравітаційні нестабільності всередині диска викликають флуктуації щільності, які швидко перетворюються на спіральну структуру. Проблема з цією ідеєю полягає в тому, що, на відміну від галактик, де зірки взаємодіють лише гравітаційно, газ усередині диска чинить тиск, який може зруйнувати спіральну структуру.
Інша ідея у тому, що спіральна структура викликана присутністю великої протопланети. Об’єкт розміром з Юпітер усередині планетарного диска генеруватиме турбулентність і гравітаційне тяжіння, яке може спричинити утворення спіральних рукавів, подібних до брижів у ставку. Єдина проблема з ідеєю полягає в тому, що великі протопланети ніколи не були помічені всередині спірального протопланетного диска. Тобто досі.
Моделювання того, як протопланета може створювати спіральні дискові рукави. Автори та права: Л. Крапп та К. Краттер/Університет Арізони.
Астрономи виявили протопланету Юпітера, що обертається навколо молодої зірки, відомої як MWC 758, яка знаходиться приблизно за 500 світлових років від Землі. Планета, названа MWC 758c, має масу приблизно вдвічі більше Юпітера та обертається навколо своєї молодої зірки на відстані близько 100 а.е., що більш ніж утричі перевищує відстань Нептуна від Сонця. Система спіральних дисків відома вже давно, але попередні спостереження не показали жодних ознак наявності планети. Це тому, що MWC 758c особливо червоний, що означає, що він дуже холодний, або оповитий великою кількістю пилу. Низькі червоні довжини хвиль важко спостерігати за наземними телескопами через тепловий шум земної атмосфери. Потрібен Великий бінокулярний телескоп-інтерферометр (LBTI), який спеціалізується на спостереженнях в інфрачервоному та ближньому інфрачервоному діапазонах, щоб, нарешті, спостерігати за газовим гігантом.
Команда планує продовжити свої наземні спостереження з космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST). Це має надати ще докладніші зображення, які допоможуть їм зрозуміти, як сформувалася планета, та взаємодія між планетою та спіральною структурою системи. Системі MWC 758 лише кілька мільйонів років, але в іншому вона дуже схожа на нашу Сонячну систему. Цілком можливо, що аналогічну спіральну структуру мав і протопланетний диск Сонця, який відіграв вирішальну роль формуванні Землі. Джерело