Международная группа ученых с помощью данных космического телескопа James Webb изучила, как газ покидает протопланетные диски вокруг молодых звезд. Именно в таких дисках формируются планеты, однако запасы вещества постепенно рассеиваются под действием потоков газа и излучения. От скорости этого процесса зависит, успеют ли появиться планеты, особенно газовые гиганты.
Исследователи проанализировали архивные наблюдения прибора MIRI за 72 молодыми системами со звездами, похожими на Солнце. Для отслеживания разных потоков они использовали признаки молекулярного водорода и ионизированного неона. Результаты работы опубликованы в журнале The Astronomical Journal.
В первые примерно 1–10 млн лет после образования звезды основную роль в удалении газа играют выбросы и ветры, связанные с магнитными полями. Газ направляется вдоль магнитных линий и уносится из диска, а вблизи звезды возникают более узкие и быстрые струи. В этот период молодая звезда активно притягивает вещество, что поддерживает такие потоки.
По мере взросления звезды приток вещества ослабевает, а ее магнитная активность снижается. Магнитные выбросы постепенно затухают, после чего главным механизмом рассеивания диска становятся фотоиспарительные ветры. Ультрафиолетовое и рентгеновское излучение нагревает поверхность диска, разрушает молекулы и позволяет атомарному газу уходить в окружающее пространство.
Авторы отметили, что истончение диска усиливает этот процесс, поскольку излучение получает доступ к большей площади его поверхности. Фотоиспарение также способно образовать в диске разрыв, через который наружный газ утекает еще быстрее. В итоге рассеивание вещества ускоряется, а время на формирование крупных планет сокращается.
По словам ведущего автора Наманa Баджаджа, формирование планет является «гонкой со временем». Газовые гиганты, подобные Юпитеру, должны успеть собрать плотные атмосферы до того, как ветры и струйные выбросы унесут исходное вещество. Следующим этапом станет оценка объемов газа, которые различные механизмы удаляют из дисков на протяжении их эволюции.
