Инфракрасный глаз Уэбба обнаружил в Beta pictoris странную структуру пыли, похожую на «кошачий хвост».

Новые наблюдения в инфракрасном свете указывают на то, что недавно произошло массивное столкновение.

С 1980-х годов планетная система вокруг звезды Бета Живописца продолжает очаровывать ученых. Даже после десятилетий исследований они по-прежнему таят в себе сюрпризы.

НАСА's Космический телескоп Джеймса Уэбба Он открыл новую захватывающую главу в истории Beta Pic, которая включает в себя новые подробности формирования дисков обломков и невиданного ранее пылевого следа, напоминающего кошачий хвост. Команда астрономов выдвигает гипотезу, что эта особенность является относительно недавним дополнением к планетной системе – хвостом, который не так стар, как само время.

Космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба сделал снимки звездной системы Бета Живописца. MIRI (Mid Infrared Instrument) Уэбба позволил группе астрономов исследовать состав первичного и вторичного дисков обломков Beta Pic – последняя особенность ранее была обнаружена космическим телескопом Хаббл.
Неожиданно инфракрасные возможности Уэбба обнаружили новую особенность системы Beta Pic: извилистую ветвь пыли, напоминающую по форме кошачий хвост. Этот хвост, который можно наблюдать только по данным MIRI, простирается от юго-западной части вторичного диска обломков и, по оценкам, простирается на 10 миллиардов миль.
Пыль, образующая хвост, может быть похожа на материал, обнаруженный на поверхности комет и астероидов в нашей Солнечной системе. Чтобы понять происхождение кошачьего хвоста, необходим дополнительный анализ, хотя команда считает, что причиной образования пыли является столкновение астероидов, комет или планетезималей.
Изображение предоставлено: НАСА, ЕКА, ККА, STScI, Кристофер Старк (NASA-GSFC), Келлен Лоусон (NASA-GSFC), Йенс Каммерер (ESO), Маршалл Перрин (STScI)

Космический телескоп Уэбб обнаружил пыльный «кошачий хвост» в системе Beta Picturis.

Бета Пиктурис, молодая планетная система, расположенная всего в 63 световых годах от нас, продолжает интересовать ученых даже после десятилетий углубленного изучения. Это первый пылевой диск, когда-либо полученный вокруг другой звезды, диск обломков, образовавшийся в результате столкновений астероидов, комет и небольших планет. Заметки НАСА Космический телескоп Хаббл Раскрыть Второй диск обломков В этой системе он наклонен относительно внешнего диска, который был замечен впервые. Теперь команда астрономов, использующая космический телескоп имени Джеймса Уэбба НАСА для изображения системы Бета Живописца (Beta Pic), обнаружила новую, ранее невиданную структуру.

Команда под руководством Изабель Реболледо из Астробиологического центра в Испании использовала NIRCam Уэбба (камеру ближнего инфракрасного диапазона) и MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона) для исследования состава первичных и вторичных дисков обломков, ранее обнаруженных Beta Pic. Результаты превзошли их ожидания, обнаружив резко наклоненную пылевую ветвь, имеющую форму кошачьего хвоста, идущую из юго-западной части вторичного диска обломков.

«Бета Живописца — это диск обломков, в котором есть все: у него есть очень яркая, близкая звезда, которую мы можем хорошо изучить, сложная звездная океаническая среда с многокомпонентным диском, экзокометы и пара экзопланет на изображениях», — сказал Реболледо. . Ведущий автор исследования. «Хотя и раньше проводились наблюдения с Земли в этом диапазоне длин волн, они не обладали той чувствительностью и пространственным разрешением, которые мы имеем сейчас с Уэббом, поэтому они не обнаружили эту особенность».

Это анимация, изображающая формирование кошачьего хвоста, как предположила группа астрономов. Эта структура, видимая в юго-западной части вторичного диска обломков Бета-Пик, по оценкам, простирается на 10 миллиардов миль.

Ученые предполагают, что кошачий хвост является результатом выброса пыли, например удара, произошедшего всего сто лет назад. Первоначально образующаяся пыль следует в том же орбитальном направлении, что и ее источник, а затем начинает распространяться. Звездный свет быстрее отталкивает более мелкие и мелкие частицы пыли от звезды, в то время как более крупные частицы движутся не так сильно, оставляя пылевой след.

С краевой точки зрения резкий наклон кошачьего хвоста — это оптическая иллюзия. Наша перспектива в сочетании с кривизной хвоста создает наблюдаемый угол, тогда как на самом деле усики пыли покидают диск только под наклоном в пять градусов.

Изображение предоставлено: НАСА, ЕКА, ККА, STScI, Ральф Кроуфорд (STScI)

Изображение звезды было улучшено с помощью Webb.

Даже с помощью Webb, или JWST, просмотр бета-изображения в правильном диапазоне длин волн — в данном случае в среднем инфракрасном диапазоне — имел решающее значение для обнаружения кошачьего хвоста, поскольку он появлялся только в данных MIRI. Данные Уэбба в среднем инфракрасном диапазоне также выявили разницу температур между двумя дисками Beta Pic, что, вероятно, связано с различиями в составе.

«Мы не ожидали, что Уэбб раскроет, что вокруг Beta Pic есть два разных типа материала, но MIRI ясно показала нам, что материал вторичного диска и кошачьего хвоста горячее, чем основной диск», — сказал Кристофер Старк. один из соавторов исследования. — Автор исследования в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Пыль, образующая этот диск и хвост, должна быть очень темной, поэтому мы не можем легко увидеть ее в видимом диапазоне волн, но в среднем инфракрасном диапазоне она светится».

Чтобы объяснить более высокую температуру, команда пришла к выводу, что пыль может представлять собой высокопористый «термальный органический материал», подобный материалу, обнаруженному на поверхности комет и астероидов в нашей Солнечной системе. Например, предварительный анализ материала, взятого с астероида Бенну НАСА. Осирис Рекс Миссия обнаружила, что он очень темный и богатый углеродом, точно такой же, как тот, который MIRI обнаружил на Beta Pic.

Аннотированная версия изображения Beta Pictoris, полученная с помощью MIRI Уэбба (инструмент среднего инфракрасного диапазона). Коронограф (черный круг и два маленьких диска) использовался для блокировки света центральной звезды. Некоторые особенности выделены и классифицированы.
Белая линия проводится над оранжевым основным диском обломков и называется «уровнем основного диска». Тонкий сине-зеленый диск наклонен примерно на пять градусов против часовой стрелки относительно оранжевого первичного диска и отмечен сине-зеленой линией, называемой «расширенным вторичным диском». Некоторое количество серого вещества, собранное около центра, образует изогнутую форму в правом верхнем углу, отмеченную желтой линией, называемой «кошачьим хвостом».
Масштабная линейка показывает, что диски Beta Pic охватывают сотни астрономических единиц (а.е.), где одна а.е. представляет собой среднее расстояние между Землей и Солнцем. (В нашей Солнечной системе Нептун вращается на расстоянии 30 а.е. от Солнца.) На этом изображении свет на длине волны 15,5 микрон — голубой, а свет на длине волны 23 микрона — оранжевый (фильтры F1550C и F2300C соответственно).
Изображение предоставлено: НАСА, ЕКА, ККА, STScI, Кристофер Старк (NASA-GSFC), Келлен Лоусон (NASA-GSFC), Йенс Каммерер (ESO), Маршалл Перрин (STScI)

Загадочное появление хвоста требует будущих исследований

Однако остается большой вопрос: чем можно объяснить форму кошачьего хвоста, уникально изогнутую особенность, не похожую на то, что наблюдается в дисках вокруг других звезд?

Реболледо и его команда разработали различные сценарии, пытаясь имитировать кошачий хвост и раскрыть его происхождение. Хотя необходимы дополнительные исследования и испытания, команда представляет убедительную гипотезу о том, что кошачий хвост является результатом выброса пыли, произошедшего всего сто лет назад.

«Что-то происходит — например, столкновение — и образуется много пыли», — говорит Маршалл Перрин, соавтор исследования в Научном институте космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд. «Сначала пыль движется в том же орбитальном направлении, что и ее источник, но она также начинает распространяться. Свет звезды быстрее отталкивает более мелкие и мелкие частицы пыли от звезды, в то время как более крупные зерна движутся не так сильно». создавая длинные щупальца пыли».

«Характеристика кошачьего хвоста довольно необычна, и его кривизну было трудно воспроизвести в динамической модели», — объяснил Старк. «Наша модель требует пыли, которую можно очень быстро вытолкнуть из системы, что еще раз говорит о том, что она состоит из тугоплавкого органического вещества».

Иллюстративное изображение звездной системы Бета Живописца, полученное с помощью MIRI Уэбба (средний инфракрасный прибор), со стрелками компаса, масштабной линейкой и цветовой шкалой для справки.
Стрелки компаса на север и восток показывают направление изображения на небе. Обратите внимание, что соотношение между севером и востоком на небе (как видно снизу) инвертировано относительно стрелок направления на карте Земли (как видно сверху).
Масштабная линейка обозначена в астрономических единицах и угловых секундах. Одна а.е. — это среднее расстояние между Землей и Солнцем. (В нашей Солнечной системе Нептун вращается на расстоянии 30 астрономических единиц от Солнца.) Угловые секунды — это мера углового расстояния на небе. Одна угловая секунда равна 1/3600 одного градуса дуги. (Угловой диаметр Луны составляет около 0,5 градуса.) Фактический размер объекта, охватывающего одну угловую секунду на небе, зависит от его расстояния от телескопа.
На этом изображении показаны невидимые длины волн средней инфракрасной области, преобразованные в цвета видимого света. Цветовая шкала показывает, какие фильтры MIRI использовались при сборе света. Цвет имени каждого фильтра — это цвет видимого света, используемый для представления инфракрасного света, проходящего через этот фильтр.
Изображение предоставлено: НАСА, ЕКА, ККА, STScI, Кристофер Старк (NASA-GSFC), Келлен Лоусон (NASA-GSFC), Йенс Каммерер (ESO), Маршалл Перрин (STScI)

Предпочитаемая командой модель объясняет острый угол хвоста в сторону от шайбы простой оптической иллюзией. Наша перспектива с изогнутой формой хвоста создает наблюдаемый угол хвоста, в то время как на самом деле дуга материала отклоняется только с наклоном в пять градусов. Принимая во внимание яркость хвоста, команда подсчитала, что количество пыли внутри хвоста кошки эквивалентно большому главному поясу астероидов, простирающемуся на 10 миллиардов миль.

Недавнее событие образования пыли внутри дисков обломков Beta Pic также может объяснить недавно наблюдаемое асимметричное расширение наклоненного внутреннего диска, как показано в данных MIRI и видно только на стороне, противоположной хвосту. Недавнее образование ударной пыли также может быть причиной особенности, ранее наблюдавшейся Большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка Атакамы в 2014 году: масса угарного газа (CO), расположенная возле кошачьего хвоста. Поскольку излучение звезды должно разрушить углекислый газ в течение примерно ста лет, концентрация газа, которая все еще присутствует, может быть сохранившимся свидетельством того же события.

«Наше исследование показывает, что Beta Pic может быть более активным и хаотичным, чем мы думали ранее», — сказал Старк. «Космический телескоп Джеймса Уэбба продолжает удивлять нас, даже когда мы смотрим на хорошо изученные объекты. У нас есть совершенно новое окно в эти планетные системы».

Эти результаты были представлены на пресс-конференции на 243-м собрании Американского астрономического общества в Новом Орлеане, штат Луизиана.

Наблюдения были проведены в рамках программы мониторинга гарантированного времени 1411.

Космический телескоп Джеймса Уэбба — ведущая в мире обсерватория космической науки. Уэбб разгадывает тайны нашей Солнечной системы, смотрит за пределы далеких миров вокруг других звезд и исследует загадочные структуры и происхождение нашей Вселенной и наше место в ней. WEB — это международная программа, возглавляемая НАСА совместно с Европейским космическим агентством (ЕКА).Европейское космическое агентство) и Канадское космическое агентство.