Околозвёздный диск — торо- или кольцеобразное скопление газа, пыли, планетезималей или астероидов на орбите вокруг звезды[1].
Как правило, у молодых звёзд они являются источником материала, из которого могут образоваться планеты, у более старых — уже формирующейся системой, а у белых карликов — тем, что осталось от системы.
Околозвёздный диск вокруг молодой звезды в представлении художника
Согласно небулярной гипотезе, которая объясняет формирование и эволюцию планетных систем, протозвёзды формируются путём гравитационного коллапса вещества в молекулярных облаках. Облака изначально имеют некоторый момент импульса, который сохраняется после сжатия, из-за чего вокруг вращающейся звезды остаётся протопланетный диск, масса которого может составлять до нескольких процентов массы звезды. В дальнейшем начинают образовываться планетезимали, а затем и планеты[2].
Двойные системы
Диск с кратной орбитой в системе GG Тельца в представлении художникаДиск с кратной орбитой у звезды AK Скорпиона, изображение с ALMA
Диски в двойных системах могут иметь два вида: в первом случае диском обладает только одна звезда, а во втором — система. То, каким будет диск, зависит от момента импульса вещества, попадающего в систему[3]:
Если вещество имеет маленький момент импульса, то вещество будет выйдет на орбиту вокруг более массивной звезды. Это, например, происходит при аккреции вещества[3].
Если момент импульса вещества будет больше, то оно выйдет на орбиту вокруг менее массивной звезды. То, какого момента импульса будет достаточно, зависит от соотношения масс звёзд[3].
Для кратных орбит нужен наибольший момент импульса, и радиус такой орбиты должен быть значительно больше расстояния между звёздами в системе. Предельная масса для такого диска — 0,005 M☉, при большей массе вещество этого диска будет попадать на орбиты звёзд по отдельности. Такой диск имеется в системе GG Тельца[3][4][5].
В любом случае у дисков в такой системе могут образовываться волны плотности из-за притяжения от второго компонента системы[3].
Плоскость диска с кратной орбитой может отличаться от плоскости орбит звёзд. Исследования ALMA показали, что в тесных двойных системах, как правило, эти плоскости совпадают, а для двойных с периодом больше месяца они часто различны[6]. В случае, когда отношение масс звёзд в системе близко к единице, такой диск разделяется на два не связанных друг с другом прецессирующих диска[4].
Типы дисков
Остаточные диски состоят в основном из планетезималей и пыли. Газа в них немного, и образовался он в основном результате столкновений планетезималей, так как изначальные запасы газа уже аккрецировали на планеты[7].
Межпланетные пылевые облака — вещество, образованное в результате столкновений астероидов и испарения комет. В Солнечной системе наблюдаются с Земли как зодиакальный свет.
Lucio Mayer, Thomas Quinn, James Wadsley & Joachim Stadel, 2002, Formation of Giant Planets by Fragmentation of Protoplanetary Disks, Science, 298:1756-1759, arXiv-PreprintАрхивная копия от 25 октября 2019 на Wayback Machine
