До недавнего времени считалось, что рост пыли начинается на относительно поздних стадиях эволюции, в так называемых протопланетных дисках с возрастом около одного миллиона лет. Однако недавние впечатляющие изображения системы HL Тельца, имеющей гораздо более молодой диск, показали наличие таких структурных особенности в околозвездном диске, как кольца и щели, характерные для продвинутых стадий роста пыли. Эти структурные особенности означают, что процесс формирования планет начался одновременно с образованием диска и самой звезды.

Численное гидродинамическое моделирование, выполненное в НИИ физики ЮФУ под руководством ведущего научного сотрудника Эдуарда Воробьева, подтверждает наблюдательные данные и показывает, что пыль может вырасти в результате слипания до метровых валунов на самых ранних стадиях эволюции диска, известных как протозвездная стадия. Общая масса валунов достигает сотен земных масс в дисках с возрастом около ста тысяч лет. Валуны дрейфуют по направлению к звезде, что облегчает процесс образования планет во внутренних областях диска. Валуны также могут накапливаться внутри спиральных волн плотности, пересекающих диск на больших расстояниях от звезды, что указывает на то, что процесс формирования планет не ограничиваться только внутренним диском.

Результаты исследования приняты к публикации в международном журнале первого квартиля Astronomy & Astrophysics (Vorobyov, Akimkin, Stoyanovskaya, Pavlyuchenkov, Liu, 2018 https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/forth/aa31690-17.pdf).

По теме работы принят устный доклад на престижной общеевропейской астрономической конференции: European Week of Astronomy and Space Science (3-6 апреля, Ливерпуль, Великобритания). Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, проект N 17-12-01168.

Рисунок 1. Пространственные распределения газа (левая панель), выросшей пыли или валунов (средняя панель) и максимальный размер валунов (правая панель) в протозвездном диске с возрастом сто пятьдесят тысяч лет. Зеленая горизонтальная полоса показывает расстояние от Солнца до Нептуна в нашей Солнечной системе. Черная кривая на правой панели описывает области диска, где размер вылунов превышает один сантиметр.

 Рисунок 2. Карта скорости поверх плотности газа в сегменте протозвездного диска. Стрелки показывают направление движения валунов в диске. Желтая дуга, простирающаяся от верхнего левого к нижнему правому углу, представляет собой спиральную волну плотности, пересекающую диск. Валуны движутся по направлению к спиральной дуге и накапливается в спиральной волне плотности.