Новый механизм объясняет происхождение элементов комет

Но детали эволюции пыли и того, как из неё в результате формируются более крупные объекты, окутаны тайной. Итак, два исследования, опубликованных в журнале Nature (Природа), предлагают новый механизм объяснения этого.

Новый механизм основывается на кристаллических частицах пыли, испытавших воздействие тепла, которые каким-то образом прибыли оттуда, где были созданы – вероятно близко к Солнцу – во внешнюю Солнечную Систему. Предположительно, подобный процесс должен происходить вокруг других молодых звёзд.

Для объяснения миграции предлагалось три гипотезы, но ни одна из них не подходит. Они включали, согласно физику Дежану Винковичу из Университета г. Сплит в Хорватии, турбулентное смешение, баллистический запуск частиц в плотном ветре, созданный при взаимодействии околозвёздного диска с магнитны полем молодой звезды (модель ветра Х), а так же опосредованное смешение через смещение спиральных ветвей в гравитационно нестабильных дисках. Винкович – руководитель одного из опубликованных исследований.

В другой работе Питер Абрахам из Венгерской академии наук совместно с коллегами обнаружил признаки кристаллической пыли после того, как молодая звезда вспыхнула, хотя архивные данные не обнаружили ни единого признака до вспышки.

В исследовании Винковича изучается смешение крупных частиц кристаллической пыли в протопланетной туманности вокруг молодого Солнца.

Сила, производимая светом, озаряющим объект – хорошо известный феномен под названием давление радиации. Мы не ощущаем его в повседневной жизни, потому что мы слишком массивны для того, чтобы это воздействие было заметным. Для очень маленьких частиц, напротив, эта сила может быть даже больше, чем гравитация, которая удерживает частицы на орбите вокруг звезды. Пока исследования были сконцентрированы лишь на зависимости давления излучения от света звёзд. Результаты показали, что отдельные частицы не перемещаются далеко, а проталкиваются глубже в диск.


Инфракрасное излучение, возникающие из пылевого диска может посылать частицы пыли больше одного микрометра из внутреннего диска, где они выталкиваются вовне под действием давления звёздного излучения, когда двигаются над диском. Частицы вновь попадают в диск в областях, где слишком низкая температура для производства достаточного давления ИК-излучения для данного размера и плотности частиц.

Однако, Винкович подчёркивает, что светится не только звезда, но и диск. При изучении изменения протопланетных пылевых частиц размером более одного микрометра, которые сравнимы с размером частиц сигаретного дыма, Винкович обнаружил, что интенсивный свет от самых раскалённых областей протопланетного диска способен выталкивать такие частицы из диска. Инфракрасное излучение – это то, что мы можем ощущать нашей кожей как “тепло”. Сочетание давления излучения от звезды и от диска создаёт равнодействующую силу, которая заставляет пылевые частицы двигаться вдоль поверхности диска от внутренних областей к внешним.

Температура в такой раскалённой области достигает 1500 градусов Кельвина (2200 градусов Фаренгейта), достаточно для испарения твёрдых частиц пыли или для изменения их физической и химической структуры. Механизм, который описывает Винкович в своём исследовании, переносит такие изменённые пылевые частицы в более холодные области диска дальше от звезды. Это смешение озадачило учёных, т.к. кометы формируются в холодных областях диска из замёрзших веществ, таких как вода, двуокись углерода или метан. Таким образом, предполагается, что твёрдые пылевые частицы, которые смешиваются с льдом никогда не испытывают воздействия высоких температур.

В редакционной статье, прилагающейся к работе, астрофизик из Университета Миссури Айген Ли написал, что происхождение кристаллических силикатов в кометах оставалось предметом обсуждения с того момента как их впервые обнаружили 20 лет назад.