Залишковий диск — це диск з пилу та уламків, який обертається навколо зірки. Інколи такий диск має помітні кільця, як на зображені Фомальгаута справа. Залишкові диски були виявлені навколо зрілих та молодих зірок. Залишковий диск був виявлений принаймні навколо однієї сформованої нейтронної зорі. Молоді залишкові диски можуть відзначати собою фазу формування планетної системи, за якою слідує фаза протопланетного диска, у якій закінчують формування планети земного типу. Вони також можуть утворюватися та існувати як залишки зіткнення планетезималей, таких як астероїди чи комети.

На 2001 рік було виявлено більше 900 потенційних зір із залишковими дисками. Зазвичай їх виявляють за допомогою вивчення зоряних систем в інфрачервоному світлі, шукаючи надлишок радіації, порівняно з тим, що має надходити від зорі. Вважається, що цей надлишок радіації поглинається пилом з диска, а потім виділяється у формі інфрачервоного випромінювання.

Залишковий диск часто описують як масивний аналог уламків Сонячної системи. Більшість відомих дисків мають у діаметрі 10-100 астрономічних одиниць (а.о.): вони схожі на пояс Койпера у Сонячній системі, проте містять набагато більше пилу.  Деякі залишкові диски містять теплий пил, розташований у межах 10 а.о. від центральної зорі. Такий пил інколи називають екзозодіакальним пилом по аналогії з зодіакальним пилом в Сонячній системі. 

Історія дослідження

В 1984 році за допомогою телескопа на супутнику IRAS виявили залишковий диск навколо зорі Вега. Спочатку вважалось, що це протопланетний диск, проте наразі його вважають залишковим диском через відсутність газів та вік зорі.  Згодом, в диску були виявлені певні неоднорідності, які можуть свідчити про наявність планетарних утворень.  Схожі залишкові диски були виявлені навколо зір Фомальгаут та Бета Митця.

У розташованій недалеко від Сонячної системи зоряній системі 55 Рака, з п'ятьма відомими планетами, теж начебто виявили залишковий диск, але ці спостереження наразі не вдалося підтвердити. Утворення в залишковому диску навколо Епсилона Ерідана дозволяють припустити, що їх формування відбулось під впливом планетного тіла на орбіті навколо зорі, що в свою чергу можна було б використати для визначення маси та орбіти такої планети.

24 квітня 2014 року NASA повідомила про виявлені залишкові диски навколо декількох молодих зір HD 141943 і HD 191089 на архівних зображеннях телескопа Габбл, що були зняті між 1999 та 2006 років, залишкові диски виявили завдяки покращенню процесу обробки зображень.

Походження

Під час формування зір, схожих на Сонце, вони проходять фазу зорі типу t Тельця, під час якої вони оточені дисковидною туманністю. З цього матеріалу формуються планетезималі, з яких на стадії акреції можуть утворитись планети. Туманність обертається навколо зорі до головної послідовності від 1 до 20 млн років, поки не щезне через радіаційний тиск та інші процеси. Пізніше навколо зорі може зібратися пил у результаті зіткнень планетезималей. З залишків цих зіткнень утворюється диск. В певний момент життя зорі, принаймні 45 % таких зорь оточені залишковим диском, який може бути виявлений завдяки тепловому випромінюванню пила інфрачервоним телескопом. Повторні зіткнення можуть призвести до того, що залишковий диск буде оточувати зорю більшу частину її життя.

Зазвичай залишковий диск містить зерна розміром 1-100 мкм. Зіткнення призводять до зменшення розміру зерен до субмікрометрових, які потім видаляються із зоряної системи радіаційним тиском головної зорі. В ледве помітних дисках, як в Сонячній системі, ефект Пойтнінга-Робертсона може натомість призвести до спірального обертання частинок з поступовим зменшенням радіусу. Обидва процеси обмежують тривалість існування диска до 10 млн років або менше. Тому, щоб диск залишився, потрібно його постійне поповнення. Це може статися завдяки зіткненню більших тіл з подальшим каскадом зіткнень, у результаті яких утворюються відповідні маленькі зерна.

Для того, щоб у залишковому диску відбувалися зіткнення, потрібні достатні гравітаційні пертурбації тіл, які здатні створити відносно великі скорості зіткнення. Планетарна система навколо зорі може стати джерелом таких пертурбацій, також як компаньйон в подвійній зоряній системі або близький прохід іншої зорі. Наявність залишкового диска може свідчити про високу імовірність існування екзопланети земного типу.

Відомі пояси Пояси з пилу чи залишків інших тіл виявлені навколо багатьох зір, включно із Сонцем, а саме: ЗоряСпектральнийкласВідстань(св.р.)Орбіта(а.о.)ПриміткиЕпсилон ЕриданаK2V10.535–75Тау КитаG8V11.935–50ВегаA0V2586–200ФомальгаутA3V25133–158AU MicroscopiiM1Ve3350–150HD 181327F5.5V51.889-110HD 69830K0V41<1HD 207129G0V52148–178HD 139664F5IV–V5760–109Eta CorviF2V59100–150HD 53143K1V60?Бета МитцяA6V6325–550Зета ЛепорісA2Vann702–8HD 92945K1V7245–175HD 107146G2V88130Gamma OphiuchiA0V95520HR 8799A5V12975 (Preprint at exoplanet.eu )51 OphiuchiB91310.5–1200HD 12039G3–5V1375HD 98800K5e (?)1501HD 15115F2V150315–550HR 4796 AA0V220200HD 141569B9.5e320400HD 113766 AF4V4300.35–5.8HD 141943HD 191089 Відстань орбіти пояса — це середня відстань або діапазон, розраховані за даними прямих спостережень або температури пояса. Середня відстань Землі від Сонця — 1 а.о. 

Див. також

Акреційний диск Пояс астероїдів Протопланетний диск

Посилання