Взвешиваем пыль вокруг молодых звёзд экспресс
Пылинки в диске вокруг молодой звезды слипаются, растут и когда-нибудь станут планетами. Но чтобы понять, сколько материала для планет есть в каждом диске, нужно измерить его массу и размер. Прямо взвесить далёкое облако нельзя — приходится судить по излучению пыли.
Астрономы натренировали нейросеть на тысячах моделей дисков, рассчитанных детальным компьютерным кодом. Сеть научилась быстро выдавать параметры диска по его изображению и спектру. Затем её соединили с алгоритмом байесовской оптимизации, который ищет наилучшее соответствие между моделью и наблюдениями. Так обработали снимки на длине волны 1,3 мм и спектры для протопланетных дисков в молекулярном облаке Змееносца.
Оказалось, что для дисков класса II (более зрелых) удаётся хорошо подобрать модель одновременно и под изображение, и под спектр. Для более молодых объектов класса I и «плоских» источников спектры подгоняются хуже — возможно, там пыль распределена иначе или есть дополнительный нагрев. Распределение масс дисков получилось шире и положе, чем дают простые оценки по яркости на 1,3 мм: стало больше и очень лёгких, и очень тяжёлых дисков.
Причина в том, что яркость пыли зависит не только от её массы, но и от температуры и оптической толщины. Эти эффекты сильно связаны с размером и наклоном диска, которые как раз уточняются по изображениям. Также выяснилось, что при переходе от молодых объектов класса I к плоским источникам и дискам класса II высота диска и его «распухание» к краю заметно уменьшаются. Диски становятся тоньше и более плоскими.
Пылевые диски вокруг молодых звёзд настолько плотные в центре, что свет от звезды не может пробиться напрямую — мы видим их только в инфракрасном и миллиметровом диапазоне, где пыль сама светится.
В «Интерстелларе» герои летят сквозь червоточину к планетам у чёрной дыры, но их путь начинался бы с протопланетного диска — именно из такого диска, как в облаке Змееносца, могли сформироваться планеты.