Первый шаг на пути формирования планет – образование аккреционного диска вокруг протозвезды. Подобные диски, так называемые проплиды, часто обнаруживают в районах формирования звезд, таких как туманность Ориона, и они способны дать представление о ранних этапах жизни планетных систем. Верным признаком наличия проплидов служит теплое инфракрасное свечение формирующейся (или, возможно, даже почти сформировавшейся) звезды, которая раскаляет газ и пыль. Но, несмотря на то, что многие из них были открыты таким образом, лишь немногие подверглись наблюдению с такой степенью разрешения, которая позволила бы разглядеть какие-либо детали на самих дисках. Новое исследование поставило целью расширить понимание природы таких систем путем наблюдения двух проплидов, один из которых уже обладает собственной планетной системой, методом пространственно разрешенной спектрометрии.
Две новые звездные системы, подвергнувшиеся наблюдению, носят названия HD 107146 и HR 8799. Последняя примечательна тем, что вокруг нее вращается 4 планеты, изображения которых ранее были получены напрямую. Система HD 107146 расположена относительно близко от нашей Солнечной системы, на расстоянии всего лишь 28,5 парсек. Эта молодая звезда напоминает Солнце по массе и составу, а ее возраст оценивается в 80-200 миллионов лет. В ходе предыдущих исследований был изучен диск этой системы, и было обнаружено, что доля входящей в его состав пыли практически равна доле газа. Это означает, что значительная часть газа, скорее всего, либо аккрецировалась, либо десорбировалась. Хотя этого и не было обнаружено прямым наблюдением, но проводившиеся ранее исследования также позволяли предположить, что эта система может скрывать в себе молодые планеты. Об этом свидетельствует вероятное расслоение диска, которое часто объясняют так же, как и наличие колец и разрывов в системе Сатурна, вызванное сопровождающими его спутниками, с той лишь разницей, что в случае с наблюдаемой в рамках нового исследования системой роль спутников выполняют планеты, создающие резонанс.
Данное исследование, возглавляемое Мередит Хьюз (Meredith Hughes) из университета Калифорнии в Беркли, подтвердило присутствие диска вокруг звезды и определило, что его яркость достигает наивысшего значения на расстоянии около 100 а.е. от материнской звезды (в два раза больше, чем среднее орбитальное расстояние Плутона). В целом, полученные учеными в ходе этих наблюдений данные соответствуют моделям, согласно которым «широкие кольца простираются на расстояния от 50 до 170 а.е.».
У группы Мередит Хьюз было 4 ночи, чтобы пронаблюдать диск системы HR 8799, но из-за плохой погоды ученым пришлось довольствоваться лишь теми данными, которые удалось получить за одну ночь с помощью субмиллиметровой антенной системы, расположенной на вершине вулкана Мауна Кеа. Недостаточное количество данных оставило значительную долю неуверенности в точности результатов последующего анализа. Попытки исследователей обнаружить расслоение, которое могло бы быть вызвано наличием планет, не увенчались успехом. Авторы опубликованного ранее в этом году исследования, представляющие университет Экзетера, которые также занимались изучением диска системы HR 8799, зафиксировали слегка более яркое скопление твердых тел с одной из его сторон. Новое исследование обнаружило похожий рой твердых тел, но ученые опасаются, что все из-за того же недостаточно тщательного наблюдения этой системы их выводы могут оказаться недостоверными. Подобный случай уже имел место быть, когда астрономы занимались изучением пылевого диска Веги и заявили об обнаружении уплотнения, которое на самом деле оказалось ни чем иным как флуктуационным шумом.
Полученные результаты, так же, как и результаты предшествующего исследования группы из Экзетера и данные наблюдений, полученные при помощи космического телескопа Спитцер, позволяют предположить, что пылевое кольцо системы простирается на расстояние до 250 а.е., а его внутренний радиус составляет 80 а.е. Однако вполне вероятно, что величина внутреннего радиуса кольца все-таки близка к 150 а.е. Если эта величина внутреннего радиуса окажется верной, то она является практически предельной, чтобы подтвердилось, что образовать это кольцо смогла наиболее удаленная от центра системы планета, находящаяся от него на расстоянии чуть менее 70 а.е.