Астрономы определили, что за пополнение запасов газа в экзокометных поясах, богатых угарным газом, ответственен процесс его выделения экзокометами. В пользу этого говорят данные наблюдений телескопа VLT за парой подобных поясов.
Экзокометные пояса наблюдаются, как минимум, у двадцати процентов экзопланетных систем. В Солнечной системе такой структурой является Пояс Койпера, расположенный за Плутоном. Первоначально считалось, что эти пояса состоят из пыли и каменных и ледяных планетезималей с размерами не менее километра, однако затем более чем в двадцати экзокометных поясах обнаружились запасы газа, в основном угарного. При этом выделяется две группы таких систем: с малым и большим содержанием газа.
Существует две конкурирующие друг с другом теории, объясняющие наличие газа в экзокометных поясах. Согласно одной из них, газ остался от фазы протопланетного диска, в этом случае молекулярный водород из газовой фазы может защищать угарный газ от быстрой фотодиссоциации излучением звезды, что не может делать пыль. Согласно второй теории, угарный газ генерируется прямо в поясе за счет выделения с поверхностей экзокомет, а в роли экрана для излучения выступают углеродосодержащие молекулы. Для бедных газом экзокометных поясов версия первичного газа подходит для старых систем, а вторичного газа — для более молодых. Однако в случае поясов, богатых газом, сделать подобные выводы не удается, что еще больше усложняет проблему его природы.
Группа астрономов во главе с Кевином Смитом (Kevin D. Smith) из Тринити-колледжа решила разобраться в природе угарного газа в богатых газом экзокометных поясах. Для этого они проанализировали данные спектроскопических наблюдений, полученные при помощи инструмента CRIRES+, установленного на наземном комплексе телескопов VLT, за поясами у звезд HD 110058 и HD 131488. Это две молодые (около 15 миллионов лет) звезды спектрального класса А, обладающие наиболее богатыми угарным газом экзокометными поясами, что делает их подходящими целями для изучения.
Исследователи провели первые прямые измерения содержания в поясах молекулярного водорода. Эти измерения не привели к обнаружению значимого количества водорода в поясах, а полученные значения пределов соотношения содержания водорода к угарному газу говорят об отличиях состава газа в поясах от первичного газа в протопланетных дисках. Кроме того, расчетная колонковая плотность водорода вряд ли способна обеспечить защиту угарному газу от фотодиссоциации, чтобы тот смог сохраниться в больших количествах в течение жизни обеих систем. Таким образом, жизнеспособной остается теория пополнения поясов угарным газом за счет его выделения экзокометами.
Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.
Недавно выяснилось, что распределение экзокомет у звезды Бета Живописца удивительно похоже на то, что наблюдается у комет Солнечной системы. Это связывают с общими механизмами формирования комет в планетных системах.
Автор: Александр Войтюк