Новое исследование, проведённое с помощью радиотелескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), выявило тонкие искривления в протопланетных дисках вокруг молодых звёзд, которые могут объяснить, почему орбиты планет нашей Солнечной системы имеют различный наклон. Результаты, опубликованные 27 августа 2025 года в журнале The Astrophysical Journal Letters, проливают свет на процессы формирования планет.

Открытие искривлений в дисках

Команда под руководством Эндрю Винтера из Университета Королевы Марии в Лондоне в рамках программы exoALMA изучила 15 протопланетных дисков — облаков газа и пыли, из которых формируются планеты. Используя эффект Доплера, учёные измерили скорость и направление движения угарного газа (CO) в этих дисках. Угарный газ — отличный индикатор состава дисков, так как он излучает сильный сигнал в субмиллиметровом диапазоне, который улавливает ALMA.

Измерения показали, что наклон дисков варьируется в пределах от 0,5 до 2 градусов. «Наши результаты показывают, что протопланетные диски слегка искривлены, — отметил Винтер. — Это кардинально меняет наше представление об этих объектах и имеет важные последствия для процессов формирования планет».

Искривления против идеальной модели

Ранее считалось, что протопланетные диски представляют собой плоские и упорядоченные структуры в форме тора, аккуратно вращающиеся вокруг молодой звезды. Однако обнаруженные искривления указывают на то, что эти диски далеки от порядка. Возможные причины искривлений пока неясны:

  • Гравитационное влияние звезды-компаньона, создающее приливные силы, которые по-разному воздействуют на части диска.
  • Хаотическое перемешивание материала, приводящее к взаимодействию участков газа и пыли внутри диска.

Связь с формированием планет

Исследователи обнаружили, что скорость, с которой материал из диска поступает на молодую звезду, помогая ей расти, связана с характеристиками искривлений. Это указывает на динамическую связь между внутренней частью диска, где звезда поглощает материал, и внешними областями, где формируются планеты и возникают искривления. В симуляциях команда Винтера показала, что искривления могут:

  • Вызывать спиральные узоры в некоторых дисках.
  • Приводить к перепадам температуры до 10 °C между разными участками диска.

Эти искривления также напоминают наклоны орбит планет в нашей Солнечной системе. Например, орбита Земли наклонена на 7,25° относительно экватора Солнца, Марса — на 5,65°, Юпитера — на 5,51°. «Такие небольшие наклоны могут быть обычным результатом формирования звёзд и планет», — отметил Винтер.

Значение для формирования планет

Обнаружение искривлений в протопланетных дисках добавляет новый параметр в модели формирования планет. Эти искривления могут влиять на то, как планеты формируются и находят свои орбиты. Учитывая наклоны дисков, учёные смогут лучше понять, как Земля и другие планеты Солнечной системы обрели свои орбитальные характеристики миллиарды лет назад.

Вкратце…

Исследование протопланетных дисков с помощью ALMA показало, что их искривления могут быть ключом к пониманию наклонов орбит планет в нашей Солнечной системе. Обнаруженные наклоны от 0,5 до 2 градусов указывают на динамическую и неупорядоченную природу дисков, влияющую на формирование планет. Эти данные открывают новые возможности для теоретиков, позволяя уточнить модели рождения планетных систем и приблизиться к разгадке происхождения нашей собственной системы.