Beta Pictoris («Бета Живописца»), молодая система, расположенная всего в 63 световых годах от нас, продолжает увлекать учёных своей загадочностью и необычными особенностями. Исследователи уже несколько десятилетий изучают эту систему и недавно сделали новое интересное открытие.

Первое интересное свойство «Бета Живописца» заключается в наличии дискового обломка из пыли. Это обломки, образовавшиеся в результате столкновений астероидов, комет и планетезималей. Космический телескоп «Хаббл» позволил обнаружить второй дисковый обломок в этой системе, наклонённый относительно первого. 

Газопылевой «кошачий хвост», созданный нейросетью

Изучение «Бета Живописца» продолжается и с помощью космического телескопа «Джеймс Вебб», который смог предоставить новую информацию. Команда под руководством Изабель Реболидо из Центра астробиологии Испании использовала для наблюдений NIRCam (камеру ближнего инфракрасного диапазона) и MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона) для изучения состава дисковых обломков. Результаты показали резко изогнутый пылевой хвост, напоминающий хвост кота.

Реболидо отмечает: «Эта система обладает целым набором особенностей: яркая звезда, которую мы можем изучить, и сложная околозвёздная среда со множеством компонентов, включая экзопланеты и кометы. Ранее наблюдения с Земли не обладали достаточной чувствительностью и пространственным разрешением, которые мы имеем сейчас с помощью приборов “Джеймса Вебба”, поэтому “хвост” оставался невидимым». 

Видимый с ребра диск «Бета Живописца» из пылевых обломков, образовавшийся в результате столкновений планетезималей (оранжевый), помечен как «главная плоскость диска». Хотя вторичный (голубой) диск, наклонённый на 5 градусов относительно основного, ранее уже был обнаружен, «Джеймс Вебб» показал его истинный размер (в левом нижнем углу). «Джеймс Вебб» также позволил обнаружить новую особенность — «кошачий хвост». Масштабная линейка показывает, что диски «Бета Живописца» простираются на сотни астрономических единиц (Нептун вращается на расстоянии 30 а.е. от Солнца). Источник: NASA, ESA, CSA, STScI, C. Stark and K. Lawson (NASA GSFC), J. Kammerer (ESO), M. Perrin (STScI).

Кроме того, данные показали различия в температуре между двумя дисками, что свидетельствует о разных составах материала. Старк, соавтор исследования из NASA’s Goddard Space Flight Center, говорит: «Мы не ожидали, что “Джеймс Вебб” покажет нам два разных типа материалов вокруг “Бета Живописца”, но данные чётко показали, что материал вторичного диска и “хвоста” нагреты больше, чем материал главного диска. Пыль, составляющая эти диск и “хвост”, должна быть очень тёмной и поэтому так просто не видна в видимом диапазоне длин волн, но она излучает в среднем инфракрасном диапазоне».

Для объяснения повышенной температуры учёные предположили, что пыль может состоять из высокопористого «органического материала», подобного тому, который можно найти на поверхности комет и астероидов нашей Солнечной системы. Предварительный анализ материала с астероида Бенну, доставленного миссией OSIRIS-REx, показал, что он очень тёмный и богатый углеродом, что схоже с тем, что было обнаружено в «Бета Живописца».

Однако до сих пор остаётся открытым вопрос: что может объяснить форму «хвоста»,  — уникальное изогнутое образование, отличающееся от дисков, обнаруженных вокруг других звёзд?

Реболлидо и её команда провели моделирование различных сценариев, чтобы попытаться объяснить происхождение «кошачьего хвоста». Учёные выдвинули гипотезу, что «хвост» возник в результате события, произошедшего всего сто лет назад. «Например, произошло столкновение, в результате которого образовалось большое количество пыли. Сначала пыль двигалась в том же направлении, что и её источник, но затем она начала распространяться. Звезда быстрее отталкивает маленькие частицы пыли, а более крупные “зёрна” движутся медленнее, создавая длинную нить из пыли»,  — рассказывает Маршалл Перрин, соавтор исследования.

«Такой изгиб — крайне необычное явление, и его воспроизведение с помощью динамической модели было сложным. Наша модель требует, чтобы пыль могла быстро покинуть систему, что снова указывает на то, что она состоит из органического материала», — поясняет Старк.

Предпочтительная модель объясняет резкий угол отклонения «хвоста» от диска как оптическую иллюзию. Наблюдаемый угол создаётся сочетанием нашего угла обзора и изогнутой формы, тогда как на самом деле дуга материала удаляется от диска под углом около пяти градусов. Команда оценивает количество пыли в «хвосте» как эквивалент главного пояса астероидов, распределённого на протяжении около 16 093 440 000 километров.

Недавнее событие образования пыли в дисках обломков также может объяснить обнаруженное асимметричное расширение внутреннего диска, которое видно только на данных инфракрасного оборудования и только на противоположной стороне «хвоста». Это событие также может объяснить особенность, ранее обнаруженную массивом Атакама в 2014 году  — скопление оксида углерода (CO) рядом с «хвостом». Поскольку излучение звезды должно разрушить CO примерно за сто лет, это скопление газа может быть остаточным следом от этого события.

«Наше исследование предполагает, что “Бета Живописца” может быть ещё более активной и хаотичной, чем мы ранее предполагали. “Джеймс Вебб” продолжает нас удивлять, даже когда мы исследуем уже хорошо изученные объекты», — говорит Старк.