Гранта на 15 дисках: Доступ с вашего IP-адреса временно ограничен — Авито

Сертификаты

Статьи о товаре

• Литье или штамповка — что лучше надеть на зиму? 17 Октября 2014

  С давних пор автомобилисты спорят по поводу выбора колесных дисков для лета и зимы — кто-то предпочитает классическую «штамповку», а кто-то выбирает только «литье», и единого мнения в этом вопросе нет. В этой статье мы выясним, как ведут себя разные типы колесных дисков в зимних условиях, подробно разберем несколько мифов, и постараемся сделать верный выбор.

• Диски и гарантия: как поменять колесные диски и не лишиться гарантийных обязательств? 1 Октября 2014

  Официальные дилеры вынуждают владельцев новых автомобилей, стоящих на гарантии, покупать все запчасти (в том числе и колесные диски) только у них, что оказывается довольно дорого. В противном случае дилер грозит завершить гарантию со всеми вытекающими последствиями. О том, как обойти запрет дилеров и сохранить гарантийные обязательства, читайте в этой статье.

• Колесные диски: выбираем сердце для колеса 25 Октября 2013

  Автомобильное колесо давно перестало быть просто колесом — сегодня это изделие, в котором сочетаются высокие технологии и последние научные достижения. Это в одинаковой степени относится как к шинам, так и к колесным дискам, к которым современные водители проявляют особый интерес. Именно дискам, их типам, устройству и вопросам выбора посвящена эта статья.

Цены и наличие товара во всех магазинах и складах обновляются 1 раз в час. При достаточном количестве товара в нужном вам магазине вы можете купить его без предзаказа.

Цена в магазинах — розничная цена товара в торговых залах магазинов без предварительного заказа.

Срок перемещения товара с удаленного склада на склад интернет-магазина.

Представленные данные о запчастях на этой странице несут исключительно информационный характер.

4fa8ddae7cffd3837ddc006ca227f8ec

Доступно для заказа:

Кратность для заказа:

Отменить

Товар успешно добавлен в корзину

!

В вашей корзине на сумму

Закрыть

Диск гранта люкс 15 – АвтоТоп

Прикупил диски R15 от Лада Гранта люкс (уж очень они мне нравятся). Но речь пойдет больше не о дисках, а о резине, которая на них стоит. Высматривая на авито каждый день эти диски наткнулся на объявление об их продаже, но с одним косяком. Диски просто блеск, как новые, а вот резина одна была укосячина, боковой порез. Поторговавшись, я их купил за 10000 р., четыре диска (как новые), три покрышки в идеальном состоянии и одна с боковым порезом. Не терпелось их поставить так что помчался на авторынок «Фортуна» покупать одну покрышку. Но каково было моё удивление когда все продавцы как один мне говорили что резины LingLong Green-Max — 185/55/r15 нет и не будет. Ни чего страшного подумал я и поехал объезжать магазины. Проехавшись по трем магазинам и услышав такой же ответ, как и на «Фортуне» я насторожился. По пути домой заехал в еще один магазин где продавцы мне рассказали, что эту резину нигде не найти, т.к. по договору с АвтоВазом её нету в свободной продаже и поставляется она только на завод. Оставались только интернет-магазины. Дома погуглив нашел ее в трех интернет-магазинах, но оказалось что ни в одном из них в наличии размера 185/55/r15 нет (хотя на сайтах указано в наличии, на складе). Ну вся надежда на авито. В моем городе ни одного объявления, в Ростовской области одно, но нереальное за цену в 3000 за одну б/у покрышку неважного состояния. Самое приемлемое было в Краснодаре, но ехать 330 км из-за одной покрышки неохота, а транспортной компанией продавец отправить отказался. Короче месяц просматривал авито, обзванивал интернет-магазины и мне повезло, в моем городе парень продавал одну покрышку (на фото прям новая) и диск в сборе, цена договорная. Созвонились, встретились, он показал её и правда как новая. О цене долго недоговаривались, он спросил сколько денег за неё отдашь, я с ходу ответил 1000р. (хотя взял с собой 3000р.) его эта цена устроила. Не задавая лишних вопросов что и как, откуда он её взял, почему продает, я её погрузил себе в багажник, отдал деньги и поехал (довольный как слон) в шиномонтаж. Так что обдумывайте свои покупки, чтобы потом не тратить свое время и нервы на поиски обычной покрышки))) Но все-равно оно того стоило)))

Теперь по цене: 10000 р.(4 диска, 3 покрышки) + 1000 р. (покрышка) — 5500 (продал родные колеса) = 5500 р. диски r15 Лада Гранта люкс )))

Артикул: 21900310101520
Рекомендованная цена: 5 133 руб

Оригинальные колесные литые диски подчеркнут внешний вид Вашего автомобиля. Высокая стойкость лакокрасочного покрытия к агрессивным средам, коррозии и сколам. Диск поставляется без колпака. Оригинальный колпак литого диска Гранта R15 доступен для заказа (артикул 21900310101420).

Время на чтение: 7 минут

Одним из самых современных творений концерна «АвтоВАЗ» считается автомобиль «Лада Гранта». Впервые модель сошла с конвейера в 2011 году и выпускается до сих пор. Количество проданных автомобилей по России и за рубеж — более чем сто тысяч — это говорит о популярности модели среди водителей, так как эффектная внешность, повышенное качество всех деталей, увеличенный ресурс двигателя, а также относительно низкая цена делают её одной из самых востребованных в наши дни. Конечно, все сопутствующие автозапчасти широко представлены на рынке, и одними из основных являются колёсные диски.

Диска на Lada Granta

Данный автомобиль находится практически в одной линейке с «Приорой» и «Калиной», поэтому многие параметры, в том числе колёсная база, клиренс, подвеска, конструкция ступиц у них похожие. То же можно сказать и о колёсных дисках.

Lada Granta

Прежде всего стоит сказать об универсальности модели, так как сверловка 58,1 мм, а также разболтовка 4×98 остаётся неизменной во всех моделях концерна. Кроме того, данное количество и длина шпилек на ступице полностью соответствует стандартам для малолитражных автомобилей эконом-класса от ведущих мировых производителей — 4×100, что даёт гораздо больше вариантов для замены дисков.

В самой простой комплектации автомобиль оснащается простенькими штампованными дисками с декоративными накладками из полимерных материалов с размерностью 5,0J x 13 ET35, и этот показатель соответствует параметрам резины 175/70/R13. Данный размер не очень жалуют автолюбители, предпочитая оставлять его на зиму, а в качестве летнего варианта покупать более крупные колёса.

Комплектации «Стандарт» и «Норма» отличаются дисками с увеличенной радиальностью — 5,0J x 14 ET35 или 5,5J x 14 ET35, и на них садятся покрышки 175/65/R14 и 185/60/R14 соответственно. Данные характеристики улучшают визуальное восприятие машины, но также выпускаются лишь в штампованном варианте, что не прибавляет авто дороговизны при осмотре. Однако диски на «Лада Гранта» R14 можно также приобрести в литом исполнении у независимых поставщиков и установить на авто в качестве опции.

Последняя, самая топовая комплектация марки — это «Спорт», в экстерьер которой производитель внёс некоторые корректировки, подчёркивающие повышенные динамические качества авто. Также на ней установлены литые диски «Лада Гранта» со стильной решёткой 6,0J x 15 ET35, на которых стоят низкопрофильные и широкие покрышки размером 195/50/R16, значительно выделяя автомобиль среди конкурентов.

Диск R13 на Lada Granta

Литые диски R15 на «Лада Гранта»

Оптимальный размер колёс для «Лада Гранта» — 15 дюймов, что даёт хозяевам авто право на выбор любых характеристик диска в рамках этого параметра. Так, перед покупкой колёс на своего «железного коня» владельцам следует знать следующие особенности:

• Диски, приобретаемые на подержанный автомобиль, должны меняться комплектом либо попарно, потому что в противном случае автомобиль будет заносить и на дороге он станет менее управляемым. Замена всех 4 изделий — не проблема, если владелец желает улучшить внешний вид авто. Нежелательно приобретать только одно колесо взамен деформированного, если старое эксплуатировалось больше года.
• При выборе необходимой ширины изделия водителю нужно руководствоваться местом эксплуатации автомобиля, так как при езде по хорошему асфальту на высоких скоростях излишнее сцепление с дорогой может снизить скоростные качества авто, и ширины 185 мм будет вполне достаточно, то есть не стоит брать диски шире чем 5,5J-6,0J.
• Если водитель будет использовать свою «Гранту» в зимний период, он может поставить колёса шире, увеличив сцепление до 195 или 205 мм, что будет соответствовать габариту обода 6,0J-6,5J.
• R15 является оптимальным размером, и он вполне может быть использован для установки всесезонных покрышек, что в значительной степени сэкономит средства владельца на шиномонтаже при сезонной «переобувке».

Диски R15 на Lada Granta

Размеры дисков на «Лада Гранта Лифтбек»

Ввиду того, что данная модель считается более совершенной, чем её базовый прототип, диски на «Гранту» бывают следующих видов:

• R13 — классический вариант «штамповки» на авто в комплектации «Эконом», мало чем отличается от дисков на модель-предшественницу, размерность стальных элементов — 5,0J x 13 ET35, в качестве опции допускается менять ширину до 5,5J. Шины при этом имеют габариты 175/70/R13, но водитель может незначительно «играть» площадью сцепления с землёй до 185 мм и профилем в диапазонах от 65 до 75 мм.
• R14 — также мало чем отличается от моделей 2011 года выпуска, и на заводе этой радиальности присваивается размерность 5,0J x 14 ET35, но автолюбитель имеет право также установить 5,5J-6,0J x 14 ET35-38 под шины 175-185/55-65/R14. Эти параметры также чаще всего бывают в штампованном исполнении, однако на прилавках автомагазинов можно найти литые диски на «Гранту» размерностью 14 дюймов.
• R15 — поставляется в комплектации «Стандарт». В отличие от прошлых моделей владелец автомобиля может в полной мере насладиться дорогой на эффектных литых дисках. Характеристики заводской комплектации для колёсных дисков — это 6,0J x 15 ET35, резина — 185/55/R15. Этот размер идеален для универсальных покрышек ни зиму и лето. Водителю следует помнить об обязательной смене вылета ЕТ от 30 до 40 мм при изменении ширины диска, потому что колёса такого радиуса, установленные не по центру, могут повредить кузов авто.
• В комплектации «Спорт» «Гранта Лифтбек» имеет диски на 16 дюймов. Все изделия представляют собой качественное «литьё», профиль резины при этом не может превышать 50 мм, а ширина колеса составляет 195 мм, и, к сожалению, увеличивать её мастера не советуют, потому что колесо может вылезти за поперечные габариты авто. Однако в данном случае на выручку приходят пластиковые накладки на арки, которые очень стильно смотрятся на спортивном авто и наряду с этим активно защищают автомобиль от загрязнения. Размерность дисков в данной комплектации составляет 6,5J x 16 ET30.
• R17 — самые эксклюзивные изделия от «АвтоВАЗа», устанавливаемые на «Лада Гранта Лифтбек Спорт», выполнены в лучших традициях спорткаров, имеют очень изящные спицы, огромный размер и низкопрофильную резину. Так, производитель рекомендует диски 7,0J x 17 ET30, и это идеально соответствует резине 205/40-45/R17.

Как выбрать штампованные диски на «Ладу Гранта» белого цвета

При покупке белой «Гранты» эксперты и представители дилерских центров нередко советуют водителям приобретать следующие варианты штампованных дисков (если у покупателя ограничен бюджет на покупку литого или кованого изделия):

• Покупать штампованные диски, окрашенные в белый цвет, без каких-либо накладок. Также данные изделия для эффекта уже могут быть установлены на экземпляре, выставленном в шоу-руме дилерского центра.
• Очень эффектно на подобных моделях смотрятся резиновые колпаки белого либо бежевого оттенка, так как они идентичны матовому покрытию колеса в спортивном стиле. Однако данная продукция, несмотря на отечественное производство, стоит недёшево, так как при её изготовлении используются сложные полимеры и качественное износостойкое эластичное пигментное покрытие.
• Владельцу также могут подойти хромированные стальные колпаки или же обычные, в цвете металлик, что тоже неплохо смотрится на белой «Гранте».
• Последний приём, используемый дизайнерами, — это контраст, когда на белоснежном фоне перламутрового кузова очень красиво играют чёрные штампованные диски либо накладки на них, которые в свою очередь сочетаются с покрышками.

Диски на «Лада Гранта Лифтбек»

Таким образом, даже если у покупателя не имеется дополнительных средств на новые литые диски в цвет его белого автомобиля, всегда найдутся качественные и недорогие аналоги, и авто после их применения будет смотреться ничуть не хуже заводского аналога.

Какой бы современной не была Lada Granta, она всё равно остаётся бюджетным малолитражным автомобилем, не дотягивающим до среднего класса. Именно поэтому многие эксперты дают советы автолюбителям не менять размерность колёс относительно заводских параметров, а «играть» габаритами исключительно в пределах продиктованных диапазонов. Связано это с тем, что любой бюджетный автомобиль, как правило, обладает оригинальными разработками, сочетание которых подбирали инженеры исходя из того, чтобы не превысить минимальную себестоимость, лежащую в основе бюджетного авто.

Диски на «Лада Гранта Спорт»

Любой габарит колеса, выходящий за рамки проверенных параметров по ширине, вылету, радиальности или иным характеристикам, в том числе и по массе (например, колесо R17 в сборе может весть до 15-17,0 кг), может нанести серьёзный ущерб различным системам в автомобиле. Это означает, что на поворотах может погнуться ступица или шпильки, деформироваться тормозной диск или же повредиться подвеска, что выльется в очень дорогостоящий ремонт.

Какие диски подходят на гранту

Какие диски подходят на гранту

Основные параметры

• Для начала укажем основные параметры дисков для данной модели: число отверстий под болты – 4, расстояние между ними – 98 мм, центральное отверстие диаметром 58,5 мм, ширина диска – от 5 до 5,5 дюймов, вылет – ЕТ-35. При выборе дисков для машины нужно строго учитывать данные параметры, так как в случае их несоответствия может не получиться смонтировать диск на место. Кроме того, даже если установить его получиться, то возможны изменения в геометрии работы подвески, негативно сказывающиеся на ее ресурсе и управляемости, а также устойчивости машины.
• Если говорить о диаметрах колес, которые подходят на Гранту то здесь можно выбирать среди 13-, 14-, и 15-дюймовых изделий. Размерности шин при этом должны быть 175/70 R13, 175/65 R14, 185/60 R14, 185/55 R15.
• Конечно, некоторые владельцы устанавливают на машину и диски диаметром 16 или 17 дюймов. Но, как уже упоминалось выше, это выходит за пределы рекомендаций завода, потому нельзя гарантировать, что в таком случае при вывороте или работе подвески колеса не будут цеплять арку. Ассортимент же предлагаемых в магазинах литых или кованных дисков достаточно широк. Потому даже в указанных пределах можно выбрать качественные и красивые изделия.

Как видим, подобрать диски на Лада Гранта не составит труда. Тем более что изготовитель предоставляет для этого достаточно широкий разброс размеров.

Читайте также:

Шины и диски на Lada Granta

я хочу Подобрать

• Шины
• Диски
• По авто
• Масла, тех. жидкости

Ширина —44,555,566,577,588,599,51010,5x

Диаметр —1213141516171819202122 

Вылет —-1-10-15-19-20-40-51101051061516182202223242526272829303131,532333435363737,5383939,544040,7541424343,54445464747,54848,54949,5550515252,55354555656,457585960626668

PCD —3x983x2564x984x1004x1084x1144x114,34x2255x1005x1055x1085x1105x1125x114,35x1155x1185x1205x1275x1305x139,75x1505x1606x114,36x1276x1306x139,76×170

Бренд ЛюбойAlcastaJ&L RACINGNitroReplicaSharkSlikTreblYamato JapanYamato SamuraiYokattaН.Новгород (ГАЗ)ТЗСКK&KTech LineIFreeSkadКременчугRPLC-liteAeroYamato Segun

Производитель Выберите производителяAcuraAlfa RomeoAston MartinAudiBentleyBMWBrillianceBuickCadillacChanganCheryChevroletChryslerCitroenDaewooDaihatsuDatsunDodgeDongfengEmgrandFAWFerrariFiatFordGeelyGMCGreat WallHafeiHaimaHondaHummerHyundaiInfinitiIsuzuIvecoJaguarJeepKiaLadaLanciaLand RoverLexusLifanLincolnLotusMaseratiMaybachMazdaMercedesMercuryMGMiniMitsubishiNissanOpelPeugeotPontiacPorscheRenaultRolls RoyceRoverSaabSaturnScionSeatSkodaSmartSsang YongSubaruSuzukiTeslaToyotaVolkswagenVolvoZAZГАЗТаГАЗУАЗ

Модель —

Год выпуска —

Модификация —

Производитель Выберите производителяCastrolElfEneosFordGMGT OilIdemitsuKixxLuxeMannolMazdaMobilMotulNesteNissanShell HelixTOTACHITotalToyotaWOLFЛукойлРоснефтьТНК

Тип Выберите типМинеральноеПолусинтетическоеСинтетическое

Применяемость Выберите применяемостьАКПП/ГУРМоторноеПромывочноеТрансмиссионное

Вязкость SAE Выберите SAE0W-200W-300W-4010W-3010W-4010W-6015W-405W-205W-305W-405W-5075W-8075W-90

Тип двигателя Выберите тип двигателяБензиновыйБензиновый/ДизельныйГазовыйДизельный

Объем упаковки Выберите объем1л200л208л20л2л3,5л4л5л60л

дисков — создание или обновление (Лаборатория тестирования Azure Dev)

Создайте или замените существующий диск. Эта операция может занять некоторое время.

В этой статье

  PUT https://management.azure.com/subscriptions/{subscriptionId}/resourceGroups/{resourceGroupName}/providers/Microsoft.DevTestLab/labs/{labName}/users/{userName}/disks/{name}?api -version = 2018-09-15  

Параметры URI

Тело запроса

Ответы

Безопасность

azure_auth

Неявное предоставление OAuth3

Тип: oauth3
Поток: неявный
URL-адрес авторизации: https: // войти.microsoftonline.com/common/oauth3/authorize

Прицелы

Примеры

Диски_CreateOrUpdate

Образец запроса

  PUT https://management.azure.com/subscriptions/{subscriptionId}/resourceGroups/resourceGroupName/providers/Microsoft.DevTestLab / labs / {labName} / users / {userId} / disks / {diskName}? Api-version = 2018-09-15  

  {
  "характеристики": {
    "diskType": "Стандартный",
    "diskSizeGiB": 1023,
    "leasedByLabVmId": "/subscriptions/{subscriptionId}/resourcegroups/resourceGroupName/providers/microsoft.devtestlab/labs/{labName}/virtualmachines/vmName"
  }
}  

Пример ответа

  {
  "характеристики": {
    "diskType": "Стандартный",
    "diskSizeGiB": 1023,
    "leasedByLabVmId": "/ subscriptions / {subscriptionId} / resourcegroups / resourceGroupName / provider / microsoft.devtestlab / labs / {labName} / virtualmachines / vmName ",
    "diskUri": "",
    "createdDate": "2021-01-04T20: 21: 02.0182357 + 00: 00",
    "hostCaching": "Нет",
    "provisioningState": "Успешно",
    "uniqueIdentifier": "b7183ac5-1097-4513-b597-4d9d23e0a820"
  },
  "id": "/subscriptions/{subscriptionId}/resourcegroups/resourceGroupName/providers/microsoft.devtestlab/labs/l{labName}/users/{userId}/disks/{diskName}",
  "name": "{diskName}",
  "тип": "Microsoft.DevTestLab / labs / users / disks"
}  

  {
  "характеристики": {
    "diskType": "Стандартный",
    "diskSizeGiB": 1023,
    "leasedByLabVmId": "/ subscriptions / {subscriptionId} / resourcegroups / resourceGroupName / provider / microsoft.devtestlab / labs / {labName} / virtualmachines / vmName ",
    "diskUri": "",
    "createdDate": "2021-01-04T20: 21: 02.0182357 + 00: 00",
    "hostCaching": "Нет",
    "provisioningState": "Создание",
    "uniqueIdentifier": "b7183ac5-1097-4513-b597-4d9d23e0a820"
  },
  "id": "/subscriptions/{subscriptionId}/resourcegroups/resourceGroupName/providers/microsoft.devtestlab/labs/l{labName}/users/{userId}/disks/{diskName}",
  "name": "{diskName}",
  "тип": "Microsoft.DevTestLab / labs / users / disks"
}  

Определения

CloudError

Ошибка запроса REST.

CloudErrorBody

Тело ошибки из запроса REST.

Диск

Диск.

StorageType

Тип хранилища для диска (например, Standard, Premium).

Проект дисковых субструктур с высоким угловым разрешением (DSHARP).IV. Описание субструктур и взаимодействий в дисках вокруг множественных звездных систем

Чтобы охарактеризовать субструктуры, индуцированные в протопланетных дисках взаимодействием звезд в кратных системах, мы исследуем континуум 1,25 мм и спектральную линию излучения ¹² CO ( J = 2–1) тройных систем HT Lup и AS. 205 в масштабе ≈5 а.е. в рамках проекта «Дисковые субструктуры с высоким угловым разрешением» (DSHARP). В континуальном излучении мы обнаруживаем два симметричных спиральных рукава в диске вокруг AS 205 N с питч-углом 14 °, в то время как южный компонент AS 205 S, который сам является спектрально-двойной, окружен компактным внутренним диском и ярким светом. кольцо радиусом 34 а.е.Линия ¹² CO демонстрирует четкие признаки приливных взаимодействий со спиральными рукавами, протяженным дугообразным излучением и высокоскоростным газом, что является возможным свидетельством недавнего близкого столкновения между дисками в системе AS 205, поскольку эти особенности предсказаны гидродинамическое моделирование пролётных встреч. В системе HT Lup мы обнаруживаем непрерывное излучение всех трех компонентов. Первичный диск, HT Lup A, также демонстрирует двухлучевую симметричную спиральную структуру с углом наклона 4 °, в то время как HT Lup B и C, расположенные на 25 и 434 а.е. на проекционном расстоянии от HT Lup A, почти не разрешаются с помощью Диаметром ~ 5 и ~ 10 а.е. соответственно.Кинематика газа для ближайшей пары указывает различное направление вращения для каждого диска, что можно объяснить либо встречным вращением двух дисков в разных, близких к параллельным плоскостям, либо эффектом проецирования этих дисков с близким до перекоса между ними 90 °.

На ранних стадиях звездообразования сохранение углового момента посредством гравитационного коллапса приводит к образованию газопылевого диска вокруг молодой формирующейся звезды; именно здесь могут формироваться планетные системы.Учитывая, что большинство звезд живут или, по-видимому, образовались в двойных или множественных системах (Raghavan et al. 2010; Duchêne & Kraus 2013), ожидается, что спутники или близкие встречи будут изменять диски в множественных звездных системах по сравнению с дисками. вокруг одиночных, изолированных звезд.

Тем не менее, планеты были обнаружены вокруг одиночных звезд в нескольких системах (например, Eggenberger et al. 2007; Chauvin et al. 2011), в основном на расстояниях, превышающих несколько десятков астрономических единиц, хотя это могло быть результатом отбора предубеждения (Winn & Fabrycky, 2015).Окружные планеты также были обнаружены (Дойл и др., 2011), иногда в системах с более чем одной планетой (Кеплер-47, Костов и др., 2013). Однако Wang et al. (2014) обнаружили, что в кратной системе число планет должно быть в 4,5 ± 3,2 и 2,6 ± 1,0 раза реже (по сравнению с одиночными звездными системами), когда звездный компаньон находится на расстоянии 10 и 100 а.е. соответственно (см. Также Kraus et al. al.2016).

За последние несколько лет обнаружение и определение характеристик пылевых и газовых структур в дисках с высоким угловым разрешением помогло нам понять процессы, вовлеченные в эволюцию молодых звезд и формирование планетных систем.Миллиметровые изображения, на которых отслеживается выброс пыли, показали большую азимутальную асимметрию (например, van der Marel et al. 2013), спирали (например, Pérez et al. 2016) и яркие / темные кольца (например, ALMA Partnership et al. 2015), последние, по-видимому, являются наиболее распространенной субструктурой в дисках класса II (Andrews et al. 2018; Huang et al. 2018b). Эти особенности часто интерпретируются как указатели взаимодействий между планетами и дисками (например, Zhu et al. 2011).

В то время как множественность среди молодых звезд высока (например, ~ 0,7 у звезд класса II / III, ~ 0.6 в объектах класса 0, Kraus et al. 2011; Тобин и др. 2016b), большинство наблюдательных исследований с высоким угловым разрешением до сих пор сосредоточено на одиночных звездных системах, и неясно, насколько распространены такие дисковые субструктуры в нескольких системах. За последние два десятилетия было изучено несколько множественных систем с достаточным угловым разрешением для разделения их компонентов по отдельности на радиоволнах (Jensen et al. 1996; Jensen & Akeson 2003; Harris et al. 2012), и благодаря возможностям ALMA они обнаружения стали более обычным явлением за последние несколько лет (например,г., Akeson & Jensen, 2014; Дженсен и Эйксон, 2014 г .; Brinch et al. 2016; Тобин и др. 2016а). Несоответствия между осью вращения диска и орбитой двойных систем (Williams et al., 2014; Fernández-López et al., 2017), а также приливное расслоение и расширенное излучение (Cabrit et al. 2006; Salyk et al. 2014; Rodriguez et al. al.2018) в некоторых из них обнаружены. Однако ни одно из предыдущих наблюдений не достигло высокого пространственного разрешения, необходимого для изучения субструктуры дисков в нескольких системах.Например, ожидается, что спиральные рукава сработают в присутствии одного или нескольких спутников (Goldreich & Tremaine 1979; Tanaka et al. 2002) и потенциально могут быть обнаружены в континууме пыли на миллиметровых длинах волн. Однако до сегодняшнего дня большинство объектов с известной спиральной структурой в континууме пыли (Перес и др., 2016; Бёлер и др., 2018; Донг и др., 2018) или в газовой эмиссии (например, Танг и др., 2017) не размещать любого известного звездного компаньона (исключение составляет HD 142527, Biller et al.2012; Christiaens et al. 2014, 2018). Это говорит о том, что в этих случаях наблюдаемые спирали могут быть вызваны другими механизмами, такими как гравитационная нестабильность (Mayer et al. 2004; Lodato & Rice 2004), затенение в диске (Montesinos et al. 2016) или, альтернативно, то, что возможные спутники еще не обнаружены.

Настоящая работа является первым шагом к обнаружению и описанию субструктур диска с помощью наблюдений с высоким угловым разрешением (~ 5 а.е.) множественных систем, которые помогут нам понять, как взаимодействия звезд влияют на эволюцию газа и пыли в протопланетных дисках. .Мы представляем первый анализ двух молодых множественных систем, HT Lup и AS 205, наблюдаемых в рамках нашей большой программы ALMA «DSHARP: Disk Substructures at High Angular Resolution Project» (Andrews et al. 2018). В Разделе 2 мы представляем цели. В Разделе 3 мы кратко описываем наблюдения и конкретные процедуры калибровки и построения изображений. В Разделе 4 мы представляем наш анализ и моделирование этих новых данных, которые мы более подробно обсуждаем в Разделе 5. Наконец, мы подводим итоги и суммируем наши результаты в Разделе 6.

2.1. AS 205

AS 205 — это кратная звездная система, расположенная на расстоянии 127 ± 2 пк (Gaia Collaboration et al. 2018) в области звездообразования ρ — Офиучи. Северный и южный компоненты (отныне AS 205 N и AS 205 S) были обнаружены на прогнозируемом расстоянии 13 с помощью изображений в ближнем инфракрасном диапазоне (например, Ghez et al. 1993; Reipurth & Zinnecker 1993; McCabe et al. 2006), а также полученные изображения в 1,3-миллиметровом континууме и различных наблюдениях молекулярных линий CO (Andrews & Williams 2007; Salyk et al.2014). Самым ярким из этих источников на миллиметровых волнах является AS 205 N, звезда K5 до главной последовательности возрастом около 0,5 млн лет, с массой (Eisner et al. 2005; Andrews et al. 2018) и темпом аккреции массы. ^-1 лет (Эндрюс и др., 2009; Эйснер и др., 2015). На нем показаны множественные молекулярные эмиссионные линии в радиоволнах и в среднем инфракрасном диапазоне (например, Öberg et al. 2011; Salyk et al. 2014), включая линии водяного пара (например, Salyk et al. 2008; Pontoppidan et al. 2010) и органических веществ (Mandell и другие.2012). AS 205 S сама по себе является спектрально-двойной со спектральными классами K7 и M0 и массами 0,74 и 0,54 M _⊙ (Eisner et al. 2005).

Сильное отклонение от кеплеровского движения обнаруживается в различных молекулярных линиях в этой системе, а вокруг дисков обнаруживается протяженное излучение, которое вряд ли возникнет из-за излучения оболочки или из большого резервуара массы, который накапливается этими дисками (Salyk et al. др.2014). Вместо этого это могло быть связано с комбинацией ветров дисков и возмущений, вызванных бинарным взаимодействием.Учитывая, что синтезированный пучок едва мог разделить N- и S-компоненты (размер пучка ≈07), можно было идентифицировать только крупномасштабные особенности этой системы.

Расстояния до каждого источника в системе AS 205, используемой здесь, были рассчитаны из Gaia DR2 (Gaia Collaboration et al. 2018). Однако мы обнаружили разницу почти на 30 пк между AS 205 N и AS 205 S от их параллаксов Gaia (7,817 ± 0,098 и 6,376 ± 0,185 мсд соответственно). Как будет показано в разделе 4, мы можем разрешить поток газа между компонентами N и S, ранее обнаруженный в Salyk et al.(2014), и поэтому пришли к выводу, что расстояние между дисками должно допускать такое взаимодействие. Поскольку AS 205 S является неразрешенной спектрально-двойной системой, Gaia DR2 не учитывала движение двойной системы при вычислении ее параллакса, который рассчитывается на основе фотоцентра каждого обнаруженного источника (Lindegren et al. 2018). По этой причине далее мы считаем расстояние до AS 205 N одинаковым как для северных, так и для южных источников.

2.2. HT Lup

HT Lup — тройная звездная система, расположенная на расстоянии 154 ± 2 пк (Gaia Collaboration et al.2018) в области звездообразования Lupus с возрастом ≈0.8 млн лет (Эндрюс и др., 2018). Его три компонента, в дальнейшем обозначаемые как HT Lup A, B и C, были идентифицированы с помощью визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне (Ghez et al. 1997; Correia et al. 2006) и интерферометрии (Anthonioz et al. 2015) с разделением ~ 01 между A и B и ~ 3 дюйма между AB и C. Оба спутника B и C имеют более низкую светимость, чем основной, который оценивается в 15% и 9,5% от светимости HT Lup A (Anthonioz et al. 2015 ).

Расширенная туманность, напоминающая дугообразную структуру, наблюдается в дальней инфракрасной области с помощью фотометрии Гершеля (Cieza et al.2013; Bustamante et al. 2015), в то время как загрязнение облаков также обнаруживается в оптических спектрах (Herczeg & Hillenbrand 2014). На миллиметровых длинах волн система HT Lup наблюдалась ALMA в континууме на 890, мкм, м и 1,3 мм, а также в молекулярных линиях CO (Таззари и др., 2017; Ансделл и др., 2018). Все предыдущие наблюдения достигают углового разрешения порядка 01, не позволяя разрешить ни ближайшего спутника, ни структуру отдельного диска и газовую динамику.

Мы оцениваем расстояния для HT Lup A и C от Gaia DR2 (Gaia Collaboration et al.2018), причем расстояние до C (154 ± 3 пк) соответствует компоненту A на уровне 1 σ , показывая, что их близость в небе не является эффектом проекции.

Представленные здесь наборы данных являются частью DSHARP (Andrews et al. 2018). Для AS 205 мы также включаем архивные данные диапазона 6 из цикла 0 ALMA (номер проекта 2011.0.00531.S), которые были представлены в Salyk et al. (2014), где также наблюдалась линия CO. Подробное описание сбора данных и калибровки можно найти в Andrews et al.(2018).

Идентификация положения пика HT Lup A требовалась для астрометрического согласования различных наблюдений в соответствии с процедурой, описанной Andrews et al. (2018). Однако компоненты HT Lup A и B могут быть определены только с использованием наборов данных с длинной базой, поэтому местоположение пика HT Lup A не может быть идентифицировано в наборах данных с самой короткой базой. Учитывая, что HT Lup C разнесен на 28 и изолирован, мы использовали его положение в качестве эталона для выравнивания перед началом процесса самокалибровки.Окончательные изображения сосредоточены на (J2000) R.A. = 16 ^ч 11 ^м 31352, дек. = −18 ^d 38 ^м 26233 для AS 205, а для HT Lup центр находится в R.A. = 15 ^ч 45 ^м 12847, дек. = −34 ^d 17 ^m 3101.

После самокалибровки мы сгенерировали изображения континуума с помощью задачи tclean в CASA 5.1 (McMullin et al. 2007). Для AS 205 мы выбрали устойчивый параметр 0,5, в результате чего изображения континуума 1,25 мм, показанные на рисунке 1, с размером луча 37 × 24 мсек (4.7 × 3,0 а.е.). Кроме того, мы также создали изображение с uvtaper 40 × 0 мсек. Дуги и PA = 90 ° (измерено с севера на восток) для округления луча и увеличения отношения сигнал / шум (S / N) в расширенном излучении. , который использовался только для изучения субструктуры AS 205 N, в то время как изображение с robust = −0,5 использовалось для изучения компактного центрального излучения AS 205 S. Первое изображение континуума имеет отношение S / N 390 с среднеквадратичное значение 16 мкм Ян / луч, второе имеет отношение сигнал / шум 645 со среднеквадратичным значением 18 мкм Ян / луч, а третье имеет отношение сигнал / шум 136 и среднеквадратичное значение 26 мкм Ян / луч.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 1. Распределение яркости континуума в системе AS 205. Центральная панель показывает разделение между двумя дисками на небе, в то время как левая / правая панели показывают AS 205 N / AS 205 S соответственно. На вставке в правом нижнем углу панели AS 205 S показано увеличение внутреннего диска с изображениями наблюдений с различными параметрами изображения, которые обеспечивают более высокое пространственное разрешение (см. Текст).Координаты берут начало в континуальном пике AS 205 N. Размер луча составляет 37 × 24 мсек. Дуги (4,7 × 3,0 а.е.), как показано в нижнем левом углу каждой панели, за исключением вставки в Панель AS 205 S с размером луча 29 × 16 мсек (3,7 × 2,0 а.е.). На этой вставке уровни контуров соответствуют 10, 15, 20, 25, 30 и 32 σ , где σ — среднеквадратичное значение изображения. Масштаб 5 а.е. обозначен горизонтальной полосой в верхнем правом углу на панелях AS 205 N и S.Для цветовой шкалы используется растяжение arcsinh.

Загрузить рисунок:

Хотя большинство карт СО в нашем обзоре изображены с лучами ≈100 мсек. Дуги, для дисков вокруг этих множественных систем мы синтезировали лучи меньшего размера, чтобы различать структуры внутри наиболее компактных источников. Карты каналов из CO в AS 205 были сгенерированы с использованием надежного параметра 1. для получения луча 90 × 67 мсек. Дуги (в лучшем случае ≈8,5 а.е.), что привело к среднеквадратичному значению 1.42 мЯн / луч на канал скорости, а пиковое отношение сигнал / шум — 35,3. Карты каналов AS 205 представлены на Рисунке 9 Приложения.

Для континуума HT Lup мы выбрали устойчивый параметр 0,5, и полученные изображения 1,3 мм показаны на рисунке 2 с размером луча 37 × 32 мсек. Дуги (5,7 × 4,9 а.е.), среднеквадратичное значение 14,1 μ Ян / луч и пиковое отношение сигнал / шум 585. Чтобы получить максимально чистую карту CO, мы исключили базовые линии меньше 150 м, тем самым снизив чувствительность до масштабов больше 2 дюймов, подчеркнув компактное излучение.Изображения CO использовали устойчивый параметр 1,5, и мы дополнительно применили uv -сужение 20 × 5 мсек. Дуги с PA = 150 °, в результате получился луч 53 × 50 мсек. Дуги (≈8 а.е.). Среднеквадратичное значение этого спектрального куба составляет 1,2 мЯн / луч на канал скорости с пиковым отношением сигнал / шум 10,5. Карты каналов HT Lup представлены на Рисунке 10 Приложения.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 2. Сплошное распределение яркости в системе HT Lup. Центральная панель показывает разделение между тремя дисками на небе, а левая / правая панели показывают HT Lup A-B / HT Lup C соответственно. Координаты берут начало в континуальном пиковом потоке HT Lup A. Размер луча составляет 32 × 37 мсек. Дуги, как показано в нижнем левом углу каждой панели, а масштаб 5 а.е. обозначен горизонтальной полосой на шкале верхний правый угол. Для цветовой шкалы используется растяжение arcsinh.

Загрузить рисунок:

4.1. Континуумное излучение в системе AS 205

При непрерывном излучении система AS 205 разделяется на два диска, пики которых разделены на 1313 или 168 а.е. в проецируемом разделении (центральная панель, рис. 1), вдоль позиционного угла ( PA) 217 ​​°. Диск AS 205 N не является азимутально симметричным; вместо этого наблюдается спиралевидный узор с низким контрастом (левая панель, рис. 1). Диск AS 205 S более тусклый и меньший по угловому размеру, чем AS 205 N, и имеет узкое кольцо вокруг внутреннего диска (правая панель, рис. 1), где при изображении с высоким угловым разрешением наблюдается полость (см. Вставку на правой панели, рисунок 1).

В других мишенях DSHARP со спиральными элементами (например, Elias 2–27 или IM Lup, Huang et al. 2018a) есть симметричные субструктуры (яркие или темные кольца), которые можно использовать для ограничения геометрии диска. Однако отсутствие симметричных элементов в AS 205 N означает, что мы должны использовать другой метод для ограничения наклона диска ( i ) и PA. Учитывая, что два источника хорошо разделены на небе, мы подобрали двухмерную гауссову модель для каждого диска с помощью задачи imfit CASA.Для AS205 N мы использовали изображение континуума, сгенерированное без учета самого длинного набора базовых данных, с размером луча 270 × 227 мсек. Дуги, чтобы избежать включения каких-либо асимметричных элементов. Наиболее подходящие значения приведены в таблице 1. Используя полученные значения i и PA, мы обнаруживаем, что векторы углового момента дисков смещены либо на 46 °, либо на 94 ° (см. Уравнение, например, в Jensen & Akeson 2014), в зависимости от того, имеют ли два диска одну и ту же ближнюю сторону (сторону диска, более близкую к наблюдателю).

Таблица 1. Результаты двумерного гауссовского приближения к каждому диску континуума

Примечания.

Скачать таблицу как: ASCIITypeset image

4.1.1. Спирали в AS 205 North

Мы рассчитываем азимутально усредненный радиальный профиль континуального излучения, принимая во внимание и и PA, как указано выше, и используя пик излучения в качестве центра (который совпадает с пиком двумерного гауссова излучения, подогнанного в пределах 3 mas, примерно одна десятая размера луча).После вычитания этого радиального профиля из изображения континуума выявляется четкая спиральная структура, как показано на рисунке 3. Эти спиральные элементы можно проследить между ~ 20 и 55 а.е., за пределами этого радиуса интенсивность континуального диска опускается ниже 3 σ уровень. Чтобы проследить спиральные рукава северо-западного (NW) и юго-восточного (SE), мы определяем набор дискретных точек, которые соответствуют пику излучения в радиальном направлении, разнесенных на 10 ° по азимуту (что соответствует одному синтезированному лучу на ~ 30 °). а.е.) и идентифицированы там, где эмиссия диска выше 3 σ .

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 3. Верхняя панель: непрерывное излучение AS 205 N после вычитания его азимутально усредненного радиального профиля. Символы плюса отмечают положение максимума излучения вдоль спиральных рукавов, причем наиболее подходящая архимедова модель показана красной (NW) и синей (SE) линиями. Уровень контура, окружающий диск, отмечает уровень 5 σ исходного изображения (до вычитания радиального профиля).Центр спиралей зафиксирован, его положение отмечено белым крестом. Нижняя панель: депроецированный спиральный след, цвета как на верхней панели. Модель наилучшего соответствия показана сплошной линией, а заштрихованная область представляет 1 σ неопределенностей нашего наилучшего соответствия.

Загрузить рисунок:

Чтобы охарактеризовать каждую спираль, мы рассматриваем модели логарифмической спирали, определенной как:

, и спирали Архимеда, определенной как:

, где θ — азимутальный угол, r ₀ — радиус, когда угол равно 0, а b относится к углу наклона μ спирали.Для логарифмической спирали угол наклона постоянен по всем радиусам и рассчитывается как μ = arctan (1/ b ), в то время как для модели Архимеда угол наклона зависит от радиуса как μ = б / р .

Предполагается, что северо-западная и юго-западная спирали имеют один и тот же центр (расположенный на пике излучения), в то время как параметры спирали r ₀ и b устанавливаются отдельно для каждого плеча, чтобы проверить, являются ли они симметричными или симметричными. нет.Мы также включаем наблюдаемый наклон (–) и PA в качестве свободных параметров, предполагая, что обе спирали имеют одинаковую геометрию. Следовательно, у нас есть шесть свободных параметров ( r _{0, NW} , r _{0, SE} , b _NW , b _SE , i и PA). Чтобы соответствовать приведенным выше предписаниям спирали, мы используем программу MCMC, основанную на ведущем (Foreman-Mackey et al. 2013). Для всех параметров использовалась плоская априорная вероятность. Для каждой подгонки мы используем 250 ходунков с двумя последовательными этапами прожига по 1000 и 500 шагов, а затем 1500 шагов для выборки пространства параметров.Результаты аппроксимации модели логарифмической и архимедовой спиралей приведены в таблице 2. Отметим, что приведенное значение χ ² в модели спирали Архимеда в 1,5 раза лучше, чем в логарифмической модели. На рис. 3 показана наиболее подходящая архимедова спираль и расположение максимумов излучения на изображении (верхняя панель) и в полярных координатах (нижняя панель).

Таблица 2. Наилучшее совпадение и 1 σ Погрешности из-за посадки формы спирали в AS 205 N

Примечание. Углы тангажа μ вычисляются из b . Для модели Архимеда μ рассчитано на 35 а.е.

Скачать таблицу как: ASCIITypeset image

Отметим, что мы протестировали модель, которая допускает смещение спиралей относительно центра (два дополнительных свободных параметра). Модель находит смещение, которое меньше ≈3 ат. Ед., При этом угол наклона спиралей северо-западного и юго-восточного направлений отличается, но согласуется друг с другом в пределах 1 σ .Поскольку уменьшенный χ ² сопоставим с моделью с фиксированным центром, мы решили использовать последнюю для простоты.

Мы вычисляем контраст между спиральной и межспиральной областью, сравнивая интенсивность каждого плеча с более низкими 5% интенсивности кольца на том же радиальном расстоянии. Мы обнаружили, что рукава имеют низкую контрастность, с коэффициентом 1,4 и 1,3 (медианное значение) между спиралью и межспиральной областью для северо-западной и юго-восточной спиралей, соответственно.Контраст между СЗ и ЮВ спиралями невелик, в среднем ≈1,1.

4.1.2. Кольцо в AS 205 South

Диск вокруг AS 205 S также хорошо разрешен в континууме. Пик излучения для этого компонента составляет 2,4 мЯн / луч (185 σ ), что составляет всего 29% от пика AS 205 N, средняя поверхностная яркость кольца составляет около 57,6 мкм Ян / луч (32 σ ).

Через одинаковые интервалы 18 °, т.е. точки расположены примерно на расстоянии одного синтезированного луча, ищем положение максимума излучения вдоль кольца.Затем точки были снабжены эллипсом с использованием процедуры MCMC, основанной на ведущем (Foreman-Mackey et al. 2013), оставляя центр, большую ось, малую ось и PA свободными для изменения. Используемые ходунки и ступеньки аналогичны спиральным. Точки, выбранные вдоль кольца, и наиболее подходящая модель показаны на рисунке 4, а наиболее подходящие параметры приведены в таблице 3.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 4. Посадка эллипса на кольцо AS 205 S на внешнем диске. Символы «плюс» обозначают максимальное излучение вдоль кольца, а белая линия показывает наилучшее соответствие. В центре черный крест обозначает наиболее подходящий центр эллипса. Луч указан в нижнем левом углу, а шкала шкалы 5 а.е. находится в верхнем правом углу для сравнения.

Загрузить рисунок:

Таблица 3. Результаты поиска MCMC параметров наилучшего соответствия кольца в AS 205 S

Примечание. Ошибки соответствуют 1 σ . Обратите внимание, что большая ось соответствует радиусу кольца.

Скачать таблицу как: ASCIITypeset image

Из подгонки мы находим, что центр кольца соответствует пиковому потоку в пределах 3 мсек. Дуги (~ 1/10 размера луча), и что наклон кольца и PA также хорошо согласуются со значениями, полученными с Подгонка к изображению по Гауссу 2D.

4.2. Выбросы газа в системе AS 205

Мы определяем выбросы CO из этой системы при v = −7.От 6 до +12,0 км с ⁻¹ , с небольшим загрязнением облаков в этом диапазоне скоростей. На рисунке 5 показана интегральная интенсивность (момент 0), а на рисунке 6 также представлено взвешенное по интенсивности поле скорости (момент 1), вычисленное из куба данных CO, с отсечением на 3 σ и включением только каналов с обнаруженным излучением (см. Рисунок 5.10 из Andrews et al.2018 для всех карт каналов и на Рисунке 9 в Приложении для интересующих каналов). Свидетельства приливного взаимодействия четко видны в газовом индикаторе с выбросом CO между двумя источниками континуума на каналах между v = 3.25 и 5,35 км с ⁻¹ . Диск AS 205 N демонстрирует характерный для кеплеровского движения вокруг центральной звезды узор бабочки, что позволяет нам оценить его системную скорость ≈4,5 км с ⁻¹ (эмиссия выше 3 σ наблюдается из v = От −0,1 до +8,5 км с ⁻¹ ). Однако эта кеплеровская картина сохраняется только внутри области, где континуальное излучение превышает 3 σ , примерно на расстоянии 60 а.е. от центра диска. Вне этой области мы наблюдаем протяженное излучение и несколько дугообразных структур, простирающихся до окраин диска (самое большее при 410 а.е., ≈32).

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 5. Интегрированная карта эмиссии (нулевой момент) спектрального куба CO в системе AS 205. Две основные эмиссионные дуги в AS 205 N обозначены буквами A и B (см. Рисунок 9). Для сравнения, контурные уровни представляют 5, 25 и 300 σ континуального излучения.

Загрузить рисунок:

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 6. Момент 0 и момент 1 изображения эмиссии CO в AS 205 N (левые панели) и AS 205 S (правые панели). Размер луча (57 × 54 мсек. Дуги) показан в нижнем левом углу каждого изображения с моментом 0. Для AS 205 N мы рисуем зеленым цветом наиболее подходящую архимедову спиралью континуума, а спираль NW протягивается пунктирной линией для сравнения. Контурными линиями отмечены 5 уровней σ , 25 σ , 120 σ и 300 σ уровней на континуальном изображении.

Загрузить рисунок:

На северной и южной сторонах диска континуума в CO есть дугообразные структуры, напоминающие спиральные рукава.Самая заметная дуга (которая начинается на западе и поворачивается по часовой стрелке на юг, а затем на восток, помечена буквой A на рисунке 5) примерно совпадает с северо-западной спиралью континуума, как показано пунктирными линиями с наиболее подходящей моделью для этой спирали. на рисунке 6 (левые панели). Однако дальше ~ 80 а.е. (~ 05) дуга не имеет такого же угла раскрытия, как спираль континуума ННК. На карте момента 1 на рис. 6 след дуги A, по-видимому, имеет постоянную скорость (~ 4,5 км с ⁻¹ ) на своем протяжении за пределами диска континуума.На карте момента 0 на востоке можно выделить другую спиралевидную структуру (обозначенную буквой B на рисунке 5), но эта особенность не совпадает с наиболее подходящей спиралью континуума SE. Кроме того, дуга B не наблюдается четко на картах каналов, и на карте момента 1 также нельзя выделить структуру скоростей, соответствующую этой дуге.

Как видно на карте момента 1 CO в AS 205 S (рис. 6, крайняя правая панель), южный компонент показывает вращение диска, но довольно возмущенное.Во-первых, из-за его большого наклона (sin i ≈ 0,9) излучение внутреннего диска можно увидеть на высоких скоростях от v = −7,6 до +12,0 км с ⁻¹ , что примерно в два раза шире. диапазон скоростей, чем для AS 205 N. Некеплеровское движение наблюдается на юго-востоке AS 205 S по всем каналам. В каналах скоростей около 4.3 км с ⁻¹ , газовое излучение выглядит как широкая дуга к югу, что лучше воспринимается как яркое излучение на юге карты момента 0 AS 205 S.

4.3. Излучение континуума в системе HT Lup

В этой системе обнаружены три компонента, на рисунке 2 показана карта континуума 1,3 мм, на которой мы можем пространственно разрешить континуум излучения пыли вокруг ближайшей пары: HT Lup A и B. между HT Lup A и B и HT Lup A и C составляют 0161 и 282, соответственно, что соответствует прогнозируемым расстояниям 25 и 434 а.е. Мы подобрали 2D-гауссиан с помощью imfit в CASA, чтобы получить наклоны и PA для всех дисков, перечисленных в таблице 1.Из этих значений и следуя той же процедуре, что и в AS 205, мы оцениваем несоосность между угловым моментом дисков как 91 ° или 164 ° для HT Lup A и B и 76 ° или 108 ° для A и C.

4.3.1. Спирали в HT Lup A

HT Lup A — самый яркий и более протяженный диск в системе, с излучением выше 3 σ , обнаруженным на расстоянии до 33 а.е. (≈021) от центра. Расчет среднего радиального профиля излучения на этом диске затруднен из-за присутствия спутника на близком расстоянии (HT Lup B).Таким образом, чтобы вычесть общее излучение диска и усилить неосесимметричные особенности диска, мы используем метод нерезкого маскирования. Сначала мы сворачиваем изображение с гауссовым значением 66 мсек на полувысоте, а затем вычитаем его из исходного изображения континуума, умножая на весовой коэффициент 0,95. Мы выбрали эти параметры нерезкого маскирования, поскольку они лучше усиливают малоконтрастные спиральные элементы (свертка с большими гауссианами чрезмерно сглаживает излучение диска, меньшие гауссианы не сглаживают несимметричные элементы, и они в конечном итоге вычитаются, а не улучшаются).Полученное изображение, показанное на Рисунке 7, показывает лежащую в основе спиральную структуру. Проследим руки, как в AS 205 N, найдя максимумы вдоль радиальных направлений, разделенных на 8 °. Спирали имеют радиус от ≈16,5 до ≈19 а.е., а каждое плечо охватывает азимутальную протяженность ≈100 °.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 7. Верхняя панель: нерезкое изображение континуума HT Lup A / HT Lup B. Символы «плюс» обозначают максимальное излучение по спирали.Сплошной линией показаны лучшие спиральные модели Архимеда. Сплошные внешние линии показывают уровни изолиний на 5 σ и 28 σ исходного изображения континуума. Цветовая гамма выбрана так, чтобы подчеркнуть спиральные рукава. Нижняя панель: депроецированный спиральный след, цвета как на верхней панели. Модель наилучшего соответствия показана сплошной линией, а заштрихованная область представляет 1 σ неопределенностей нашего наилучшего соответствия.

Загрузить рисунок:

Следуя процедуре, описанной в Разделе 4.1.1, мы подбираем логарифмическую и архимедову модель спирали с параметрами наилучшего соответствия, представленными в таблице 4. Результаты показывают спирали с небольшими углами наклона, которые довольно симметричны; однако они настолько компактны, что наши наблюдения могут не разрешить возможные асимметрии. Наклон и PA согласуются со значениями, полученными при подгонке по Гауссу.

Таблица 4. Best-fit и 1 σ Погрешности от посадки формы спирали в HT Lup A

Примечание. Углы тангажа μ вычисляются из b . Для модели Архимеда μ рассчитано при 18 а.е.

Скачать таблицу как: ASCIITypeset image

4.3.2. Сопутствующие товары: HT Lup B и HT Lup C

HT Lup B кажется едва разрешенным в пространстве, его пиковая интенсивность (1,85 мЯн / луч, 131 σ ) составляет 23% от пиковой интенсивности HT Lup A. Из двумерного гауссова подбора мы получаем размер FWHM после деконволюции 31 ± 2 мсек. Дуги, что соответствует размеру диска ~ 5 ат. Ед.

Самый дальний спутник, HT Lup C, является самым слабым источником в системе с пиковой интенсивностью 1,6 мЯн / луч (20% от пика HT Lup A) и общим интегральным потоком 3,48 мЯн. Из двумерной гауссовой аппроксимации мы измеряем размер деконволюции 59 ± 1 мсек. Дуги, что соответствует размеру диска ~ 9 а.е.

4.4. Выбросы газа в системе HT Lup

Карта выбросов CO была получена после процедуры DSHARP (Andrews et al. 2018). Однако было обнаружено, что CO сильно загрязнен протяженным облаком и поглощением на переднем плане вблизи системной скорости ( v _sys ≈ 5.5 км с ⁻¹ ), на уровне полного стирания сигнала с дисков между 3,75 и 4,8 км с ⁻¹ . (все карты каналов см. на Рисунке 5.1 Эндрюса и др., 2018 г., а интересующие каналы показаны на Рисунке 9 в Приложении). Для HT Lup A излучение с синим смещением наблюдается на севере, а излучение с красным смещением — на юге. Противоположное наблюдается для HT Lup B. Это лучше видно на карте первого момента эмиссии CO, представленной на Рисунке 8, где диски кажутся вращающимися в противоположных направлениях.HT Lup C также наблюдается в CO, с излучением, зарегистрированным от v = 2,7 до 9,7 км с ^-1 , простираясь на ~ 02 вдоль его главной оси, которая лежит горизонтально, как и ожидалось из его континуальной формы.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 8. Момент 1 эмиссии CO в области HT Lup A и HT Lup B. Размер луча 0053 × 0049, представленный в нижнем левом углу изображения, а также Масштабная линейка 10 а.е. в правом верхнем углу.Линии контура отмечают 5 σ , 28 σ и 150 σ уровней континуального изображения для сравнения.

Загрузить рисунок:

5.1. Исключение вероятности выравнивания

Учитывая, что компоненты AS 205 имеют разные параллаксы, измеренные с помощью Gaia DR2 (в результате разница в расстоянии составляет почти 30 пк, см. Раздел 2.1), и что для системы HT Lup нет ограничений относительно расстояния до источника B (в то время как компоненты A и C имеют согласованные параллаксы Gaia ), можно утверждать, что наблюдаемая близость этих пар обусловлена ​​случайным выравниванием.В случае AS 205 взаимодействие между AS 205 N и S наблюдается в эмиссии CO в этих наблюдениях, а также в более ранних работах (Салык и др., 2014).

В случае HT Lup со спекл-визуализацией Ghez et al. (1997) обнаружили, что угловое разделение между HT Lup A и B составляет 0107 ± 0007 в 1997 году, в то время как Correia et al. (2006) измерили расстояние 0126 ± 0001 с данными 2004 года, используя наблюдения Очень Большого Телескопа. В этой работе мы ограничиваем разделение 0161 ± 0003 данными за 2017 год.Таким образом, за период ~ 20 лет HT Lup A и B изменили свое расстояние на ~ 50 мсек. Дуги. Учитывая собственное движение HT Lup A ( μ _RA = -13,63 ± 0,13 мсд / год ^-1 , μ _Decl. = -21,61 ± 0,08 мсд / год ^-1 , Gaia Collaboration et al. 2018), если бы пара была выровнена случайно, то их разделение должно было измениться на ~ 500 мсек. Дуги за этот промежуток времени, что на порядок больше, чем измеренное. Поэтому мы приходим к выводу, что, скорее всего, звезды HT Lup A и B, а также компоненты AS 205 N и S выровнены не случайно.

5.2. Субструктуры в континууме пыли

Наблюдения с высоким разрешением нескольких систем HT Lup и AS 205 впервые позволили нам напрямую ограничить тип субструктур, присутствующих в протопланетных дисках, которые постоянно взаимодействуют. Далее мы обсуждаем различные субструктуры, обнаруженные в газо-пылевых трассерах, и сравниваем их с другими системами или численным моделированием.

5.2.1. Spiral Arms

Спиральные рукава, наблюдаемые в основных компонентах этих систем, сильно отличаются друг от друга, и только AS 205 N выглядит похожим на спирали, наблюдаемые в отдельных системах из образца DSHARP (e.g., WaOph 6 и IM Lup, Huang et al. 2018а).

Диск HT Lup A довольно компактен (радиус 32 а.е.), а радиальная протяженность спиралей составляет всего ~ 4 а.е. (около 10% от размера диска). Однако для описания максимумов излучения в нерезком маскирующем изображении наше моделирование предпочитает спираль вместо кольца для этих субструктур в HT Lup A: решения с углом наклона 0 ° (т. Е. Кольцо) исключаются при 2,5 σ уровень. Но даже при таком высоком угловом разрешении трудно разрешить субструктуру в HT Lup A.Наблюдается свечение в виде стержня, соединяющее два спиральных рукава с внутренним диском, что не описывается нашими моделями (рис. 7).

С другой стороны, диск AS 205 N имеет спиральные детали, которые хорошо разрешаются нашими наблюдениями. Эти спирали, по-видимому, лучше описываются архимедовой моделью, чем логарифмической, в терминах уменьшенных х ² каждой модели, и поскольку первая модель лучше отражает форму спирали на обоих концах спирали. Таким образом, переменный угол наклона предпочтительнее постоянного угла наклона для описания спиралей AS 205 N.

Интересно, что HT Lup A и AS 205 N демонстрируют спиральные элементы в пыли в меньшем диапазоне радиусов и азимутальных углов, чем другие спиральные обнаружения DSHARP в Huang et al. (2018a). Фактически, радиальная протяженность спиралей (≈36 ат. Ед. Для AS 205 N и ≈4 ат. Ед. Для HT Lup A) меньше, чем спирали, наблюдаемые в Elias 27, IM Lup и Wa Oph 6, которые варьируются по радиальной протяженности от От ≈50 до ≈180 а.е. Эта разница в размере может быть объяснена усечением внешнего диска, предсказанным в симуляциях двоичного диска или имитациях дисков, которые участвовали в пролете (Clarke & Pringle 1993; Breslau et al.2014; Winter et al. 2018). Более подробно это будет обсуждаться в Разделе 5.3.

5.2.2. Осесимметричные субструктуры

Яркие кольца и темное кольцо, наблюдаемые в одиночных системах со спиралями из DSHARP (Huang et al. 2018a), не наблюдаются в дисках кратных систем, представленных здесь. Отсутствие дополнительных субструктур можно объяснить небольшими размерами дисков: в одиночных системах со спиральными рукавами зазоры / кольца обычно появляются на радиальных расстояниях 75 а.е., в то время как наш самый большой диск (AS 205 N) кажется усеченным на 60 а.е.Если кольцеобразные субструктуры формируются из ловушек давления, вызванных планетами, отсутствие этой субструктуры в дисках HT Lup A и AS 205 N может указывать на то, что встречи звезд и близкие двойные компаньоны препятствуют формированию планет из-за усечения диска и удаления материала, в соответствии с соглашением. с более низкой частотой обнаружения планет вокруг двойных звезд по сравнению с одиночными звездными системами (Wang et al. 2014).

Только AS 205 S показывает заметное внешнее кольцо на 34 а.е., с ярким внутренним диском до ~ 20 а.е., с обеими субструктурами, разделенными зазором.При получении изображения с устойчивым значением -0,5 мы получаем изображение диска с меньшим размером луча (16 мсек. Дуги, в лучшем случае разрешение 2 а.е.), в котором внутренний диск больше не имеет центрального пика, а полость начинает проявляться. разрешено (см. рисунок 1). Это ограничивает спектрально-двойное разделение менее ~ 2 а.е. в южном компоненте AS 205.

Невозмущенный характер пылевого кольца AS 205 S вызывает недоумение. Предполагая, что спектроскопическая двойная система имеет общую массу 1,3 M _⊙ (Eisner et al.2005) орбитальный период в месте расположения кольца составит 173 года. Моделирование взаимодействий звезды и диска при близком столкновении показывает, что приливные разрывы и дугообразные особенности могут возникать во временных масштабах от сотни до нескольких тысяч лет (например, RW Aurigae, Dai et al. 2015). Таким образом, если у системы AS 205 было пролетное взаимодействие (см. Раздел 5.3), у кольца в 34 а.е. в AS205S было только 10 орбит, чтобы восстановить свою структуру после взаимодействия. Скорее всего, динамическое взаимодействие не могло возникнуть в результате очень близкого столкновения, которое могло бы нарушить или серьезно повлиять на это кольцо.

5.3. Облет в системе AS 205?

Анализируя газовую кинематику, вращение диска идентифицируется в компонентах N и S AS 205. Однако мы также наблюдаем не кеплеровские особенности, такие как поток или перемычка материала между дисками, протяженное дуговидное излучение ( дуга A) к северу в AS 205 N, асимметричное излучение к юго-востоку в AS 205 S и наклон / поворот спроецированной оси вращения в AS 205 N и S (см. карту момента 1 этого объекта на рис. ).

Эти особенности очень похожи на те, которые наблюдаются при пролётных взаимодействиях на параболических орбитах. Например, моделирование трехмерного гидродинамического облета от Dai et al. (2015) демонстрируют некоторые не кеплеровские особенности, присутствующие в системе AS205, такие как газовый мост между дисками и дугообразная структура, отходящая от основного компонента. Поскольку для прямых встреч (то есть, когда взаимодействие происходит в том же направлении, что и вращение диска), материал, отделяемый и / или переносимый с одного диска на другой, более выражен, чем для ретроградных встреч (Clarke & Pringle 1993; Dai et al. al.2015), кажется, что прямой случай ближе к нашим наблюдениям. Вдобавок ожидается, что ортогональное или прогрессивное некопланарное столкновение вызовет деформацию диска (Clarke & Pringle 1993; Cuello et al. 2018), наклоняя, а затем скручивая его, изменяя линию узлов, как это наблюдается в поле скорости AS 205 N и S (карты момента 1, рисунок 6).

Усеченная пространственная протяженность AS 205 N в пыли также может быть объяснена прямым пролетным взаимодействием, которое отделит материал от основного диска, в результате чего внешний радиус диска зависит от массы компаньона, угла взаимодействия между плоскость диска и орбита спутника, а также расстояние в периастре (Clarke & Pringle 1993).Дальнейшее моделирование и наблюдения помогут лучше ограничить эти параметры.

5.4. Несоосность дисков в двоичном коде HT Lup AB

В близком двоичном файле HT Lup AB мы наблюдаем очевидное встречное вращение их дисков на рисунке 8. Учитывая вырожденность в оценке несовпадения между дисками, можно объяснить два разных случая. наблюдения:

• 1.

  Векторы углового момента смещены на 91 °, в результате чего диски почти перпендикулярны друг другу.Если предположить, что спиральные рукава в HT Lup A отстающие (т. Е. Диск вращается против часовой стрелки), то ближайшая сторона диска находится на востоке. Для такого смещения, предполагающего вращение против часовой стрелки, ближайшая сторона в HT Lup B будет тогда на западе, и наблюдаемое вращение двух дисков в противоположных направлениях будет просто эффектом проекции. Поскольку мы не наблюдаем особенностей на картах каналов CO, которые указывают на перенос материала, очевидное возмущение в образце бабочки или усечение диска в газе, такая конфигурация возможна только в том случае, если их физическое разделение достаточно велико на нашем луче зрения.

• 2.

  Векторы углового момента смещены на 164 °, диски почти параллельны и вращаются в противоположных направлениях. Поскольку предположение о замыкающих спиралях подразумевает, что HT Lup A вращается против часовой стрелки, HT Lup B в этом случае будет вращаться по часовой стрелке, а его ближайшая к нам сторона будет его восточной стороной. Как и в предыдущем случае, это было бы возможно только в том случае, если два диска не находятся в одной плоскости, а физически удалены от нас на линии прямой видимости.

Расхождения были ранее обнаружены в других множественных системах (Jensen & Akeson 2014; Williams et al.2014; Brinch et al. 2016), но расстояния этих систем намного больше (сотни астрономических единиц), чем в HT Lup A-B. Бейт (2018) представляет гидродинамическое моделирование, показывающее, что смещенные диски в двойных системах возможны, в основном из-за фрагментации в турбулентных средах и захвата звезд. Кроме того, может произойти полное изменение ориентации диска из-за аккреции газа из облака с разным угловым моментом. Эти результаты показывают, что в принципе несовпадения могут возникать в любом направлении в зависимости от облачной среды и среды, в которой формируются диски.Возможный сценарий формирования системы HT Lup A-B — это независимая фрагментация компонентов двойной из облака с последующим захватом и последующим орбитальным распадом, в результате чего они остаются близко друг к другу и смещены.

Будущие наблюдения с высоким отношением сигнал / шум в молекулярных линиях, менее загрязненными облаками и с аналогичным или более высоким угловым разрешением, должны иметь возможность различать два сценария, решая проблему вырождения ориентации диска. Также потребуется отслеживание орбитальных позиций HT Lup B и HT Lup C, чтобы получить полное описание сильного усечения, перекосов и динамики в системе HT Lup.

Мы представляем наблюдения ALMA с очень высоким разрешением (масштаб ~ 5 а.е.) кратных звездных систем AS 205 и HT Lup, наблюдаемых в полосе 6 (1,3 мм) в рамках DSHARP (Эндрюс и др., 2018).

В континуальном излучении система AS 205 разделяется на два отдельных диска, расположенных на расстоянии 168 а.е. Диск вокруг AS 205 N показывает два спиральных рукава, простирающихся примерно от 20 до 55 а.е. в радиусе и более 180 ° по азимутальному углу. Подгоняя их с помощью моделей Архимеда и логарифмической спирали, мы обнаруживаем, что эти рукава имеют одинаковые углы наклона, близкие к 14 °; хотя они лучше описываются моделью Архимеда с радиально изменяющимся углом наклона.Южный компонент, AS 205 S, показывает внутренний диск и яркое кольцо на 34 а.е. с зазором между внутренним диском и внешним кольцом, который не лишен непрерывного излучения. Наблюдения за AS 205 показывают протяженное излучение в виде дугообразных структур с некеплеровскими движениями, наблюдаемыми вокруг обоих дисков. Мы нашли доказательства, подтверждающие, что эти особенности были вызваны бинарным взаимодействием в результате близкого столкновения или пролета, что также было предложено Салыком и др. (2014). В этом сценарии система AS 205 имела бы либо сильно эксцентричную орбиту между ее компонентами, либо недавнее несвязанное взаимодействие.Тем не менее, регулярность пылевого кольца AS 205 S накладывает ограничения на близость и временную шкалу этого взаимодействия, поскольку кольцо не выглядит таким возмущенным, как газ.

Впервые на миллиметровых волнах мы разрешаем два спутника (B и C) в системе HT Lup, ближайший из которых с прогнозируемым расстоянием 25 а.е. от HT Lup A. HT Lup C расположен на расстоянии более 400 au от HT Lup AB. Диски вокруг HT Lup B и C являются самыми маленькими объектами в выборке DSHARP с размерами после деконволюции ≈5 и ≈10 а.е. соответственно.Диск HT Lup A разрешен, и наблюдается спиральная структура, которую мы ограничиваем симметрией с углом наклона, близким к 4 °. Однако спирали довольно компактны и, кажется, соединяются с внутренним диском через стержневидную структуру. В будущих наблюдениях может потребоваться более высокое угловое разрешение, чтобы полностью охарактеризовать эту дополнительную субструктуру. Кинематика эмиссии CO в ближайшей двойной системе HT Lup A-B показывает очевидное встречное вращение их дисков. Учитывая вырождение в ориентации диска, мы находим два возможных объяснения в зависимости от угла между их векторами углового момента, который мог быть либо близкой к перпендикулярной относительной ориентации их дисков, и в этом случае встречное вращение было бы только эффектом проекции, или, альтернативно, близкая к параллельной ориентации дисков с физическим вращением в противоположных направлениях, что требует, чтобы диски не находились в одной плоскости.

Представленные здесь наблюдения нескольких молодых звездных систем с помощью DSHARP, а также будущие наблюдения ALMA газовых и пылевых трассеров с высоким угловым разрешением являются отличными лабораториями для изучения динамических взаимодействий в нескольких системах и понимания того, как это может повлиять на процесс формирование звезд и планет. Эта работа — первый шаг к лучшему пониманию того, как бинарные взаимодействия и пролеты влияют на структуру диска, его эволюцию и эффективность образования планет.

Мы благодарим Н. Куэлло за содержательные обсуждения. В этом документе используются наборы данных ALMA ADS / JAO.ALMA # 2016.1.00484.L и ADS / JAO.ALMA # 2011.0.00531.S. ALMA — это партнерство ESO (представляющего страны-члены), NSF (США) и NINS (Япония), а также NRC (Канада), MOST и ASIAA (Тайвань) и KASI (Республика Корея) в сотрудничестве с Республика Чили. Объединенная обсерватория ALMA находится в ведении ESO, AUI / NRAO и NAOJ. Powered @ NLHPC: это исследование было частично поддержано суперкомпьютерной инфраструктурой NLHPC (ECM-02) Центра математического моделирования CMM, Чилийский университет.L.P. благодарит проект CONICYT Basal AFB-170002 за поддержку от FCFM / U. de Chile Fondo de Instalación Académica и из проекта FONDECYT Iniciación № 11181068. М.Б. подтверждает получение финансирования от ANR Франции по контракту номер ANR-16-CE31-0013 (диски формирования планет). Z.Z. и С.З. благодарит за поддержку Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства в рамках программы по теории астрофизики с грантом № NNX17AK40G и исследовательской стипендией Слоуна. Моделирование проводится при поддержке Техасского центра передовых вычислений (TACC) Техасского университета в Остине в рамках гранта XSEDE TG-AST130002.J.H. благодарит за поддержку Стипендия для аспирантов Национального научного фонда в рамках гранта № DGE-1144152. S.A. и J.H. выражаем признательность за финансовую поддержку со стороны Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства в рамках гранта № 17-XRP17_2-0012, выданного в рамках Программы исследований экзопланет. C.P.D. благодарит за поддержку Исследовательского подразделения Немецкого научного фонда (DFG) FOR 2634, гранты DU 414 / 22-1 и DU 414 / 23-1. А.И. благодарит за поддержку Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства в рамках гранта No.NNX15AB06G выпущен в рамках программы «Истоки солнечных систем» и Национальным научным фондом в рамках гранта № AST-1715719. В.В.Г. и J.C благодарят Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства за поддержку в рамках гранта № 15XRP15_20140, выданного в рамках программы исследования экзопланет. L.R. выражает признательность за поддержку со стороны программы исследований сообщества ngVLA, координируемой Национальной радиоастрономической обсерваторией, которая является учреждением Национального научного фонда и работает в соответствии с соглашением о сотрудничестве с Associated Universities, Inc.

Здесь мы представляем кубы спектральных данных (карты каналов) AS 205 (Рисунок 9) и HT Lup (Рисунок 10).

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 9. Канальные карты выбросов CO в системе AS 205. Каждое поле шириной 75 и центрировано на пике непрерывной светимости AS 205 N. Скорость LSRK печатается в правом нижнем углу каждого кадра, а размер луча и шкала масштаба 25 au напечатаны на первом изображении вверху. левый кадр.Для сравнения, контурные уровни соответствуют 5 σ и 300 σ в континууме.

Загрузить рисунок:

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 10. Эмиссия CO HT Lup A / HT Lup B. В каждом квадрате по 12 на каждую сторону и с центром в пиковом потоке HT Lup A в континууме. Скорость LSRK печатается в нижнем правом углу каждого кадра, а размер луча и шкала масштаба 25 а.е. печатаются на первом изображении в верхнем левом кадре.Изображение было создано путем удаления всех базовых линий длиной менее 150 м с потерей чувствительности при масштабах более 2 дюймов. Уровни контура соответствуют 5 σ и 300 σ на изображении континуума для сравнения.

Загрузить рисунок:

Дегенерация межпозвоночного диска

Реферат

Межпозвоночный диск — это хрящевая структура, которая по биохимии напоминает суставной хрящ, но морфологически явно отличается.Он показывает дегенеративные и возрастные изменения раньше, чем любая другая соединительная ткань в организме. Считается, что это важно с клинической точки зрения, поскольку дегенерация диска связана с болью в спине. Современные методы лечения преимущественно консервативные или, реже, хирургические; во многих случаях нет четкого диагноза и терапия считается неадекватной. Новые разработки, такие как генетические и биологические подходы, могут позволить улучшить диагностику и лечение в будущем.

Ключевые слова: боль в спине, эпидемиология, генетика

Введение

Боль в спине является серьезной проблемой общественного здравоохранения в западных промышленно развитых странах.Он причиняет страдания и страдания пациентам и их семьям и затрагивает большое количество людей; показатели точечной распространенности в ряде исследований варьировались от 12% до 35% [1], при этом около 10% больных становились хроническими инвалидами. Это также ложится огромным экономическим бременем на общество; его общая стоимость, включая прямые медицинские расходы, страхование, потерю продуктивности и пособия по инвалидности, оценивается в 12 миллиардов евро в год в Великобритании и 1,7% валового национального продукта в Нидерландах [1,2].

Боль в спине тесно связана с дегенерацией межпозвонкового диска [3]. Дегенерация диска, хотя во многих случаях бессимптомная [4], также связана с радикулитом, грыжей или пролапсом диска. Это изменяет высоту диска и механику остальной части позвоночника, возможно, неблагоприятно влияя на поведение других структур позвоночника, таких как мышцы и связки. В долгосрочной перспективе это может привести к стенозу позвоночника, который является основной причиной боли и инвалидности у пожилых людей; его заболеваемость экспоненциально растет с текущими демографическими изменениями и увеличением пожилого населения.

Диски дегенерируют намного раньше, чем другие костно-мышечные ткани; Первые однозначные признаки дегенерации поясничных дисков наблюдаются в возрастной группе 11–16 лет [5]. Около 20% подростков имеют диски с легкими признаками дегенерации; дегенерация резко увеличивается с возрастом, особенно у мужчин, так что около 10% дисков 50-летнего возраста и 60% дисков 70-летнего возраста являются сильно дегенеративными [6].

В этом кратком обзоре мы описываем морфологию и биохимию нормальных дисков и изменения, которые возникают во время дегенерации.Мы рассматриваем недавние достижения в нашем понимании этиологии этого расстройства и обсуждаем новые подходы к лечению.

Морфология диска

Нормальный диск

Межпозвоночные диски лежат между телами позвонков, связывая их вместе (рис.). Они являются основными суставами позвоночника и занимают треть его высоты. Их основная роль — механическая, поскольку они постоянно передают нагрузки, связанные с массой тела и мышечной активностью, через позвоночник.Они придают этому гибкость, позволяя изгибать, сгибать и скручивать. Они имеют толщину примерно 7–10 мм и диаметр 4 см (передне-задняя плоскость) в поясничной области позвоночника [7,8]. Межпозвонковые диски представляют собой сложные структуры, которые состоят из толстого внешнего кольца фиброзного хряща, называемого фиброзным кольцом, которое окружает более студенистое ядро, известное как пульпозное ядро; пульпозное ядро ​​зажато внизу и вверху концевыми пластинами хряща.

Схематическое изображение сегмента позвоночника и межпозвоночного диска.На рисунке показана организация диска с пульпозным ядром (NP), окруженным пластинками фиброзного кольца (AF) и отделенными от тел позвонков (VB) хрящевой замыкательной пластинкой (CEP). На рисунке также показана взаимосвязь между межпозвоночным диском и спинным мозгом (SC), нервным корешком (NR) и апофизарными суставами (AJ).

Центральное пульпозное ядро ​​содержит волокна коллагена, которые расположены беспорядочно [9], и волокна эластина (иногда до 150 мкм в длину), которые расположены радиально [10]; эти волокна заключены в сильно гидратированный гель, содержащий аггрекан.Вкрапления с низкой плотностью (приблизительно 5000 / мм ³ [11]) представляют собой хондроцитоподобные клетки, иногда сидящие в капсуле внутри матрикса. Снаружи ядра находится фиброзное кольцо, причем граница между двумя областями очень четко выражена у молодого человека (<10 лет).

Кольцо состоит из серии из 15–25 концентрических колец или пластинок [12], при этом коллагеновые волокна расположены параллельно внутри каждой пластинки. Волокна ориентированы примерно под 60 ° к вертикальной оси, чередуя слева и справа от нее в соседних ламелях.Волокна эластина лежат между ламелями, возможно, помогая диску вернуться в исходное положение после изгиба, будь то сгибание или разгибание. Они также могут связывать ламели вместе, поскольку волокна эластина проходят радиально от одной ламели к другой [10]. Клетки кольца, особенно во внешней области, имеют тенденцию быть фибробластоподобными, удлиненными, тонкими и выровненными параллельно коллагеновым волокнам. Ближе к внутреннему кольцу клетки могут иметь более овальную форму. Клетки диска, как в кольце, так и в ядре, могут иметь несколько длинных тонких цитоплазматических выступов, которые могут достигать длины более 30 мкм [13,14] (WEB Johnson, личное сообщение).Такие особенности не наблюдаются в клетках суставного хряща [13]. Их функция в диске неизвестна, но было высказано предположение, что они могут действовать как сенсоры и коммуникаторы механического напряжения в тканях [13].

Третья морфологически отличная область — замыкательная пластинка хряща, тонкий горизонтальный слой, обычно менее 1 мм толщиной, гиалинового хряща. Это соединяет диск и тело позвонка. Волокна коллагена внутри него проходят горизонтально и параллельно телам позвонков, а волокна продолжаются в диск [8].

У здорового взрослого диска мало кровеносных сосудов (если они есть), но есть некоторые нервы, в основном ограниченные внешними пластинками, некоторые из которых заканчиваются проприорецепторами [15]. Хрящевая замыкательная пластинка, как и другие гиалиновые хрящи, обычно полностью бессосудистая и аневральная у здорового взрослого человека. Кровеносные сосуды, присутствующие в продольных связках, прилегающих к диску, и в концевых пластинах молодого хряща (возрастом менее 12 месяцев) являются ветвями спинномозговой артерии [16]. Были продемонстрированы нервы в диске, часто сопровождающие эти сосуды, но они также могут возникать независимо, являясь ветвями синувертебрального нерва или происходить от брюшных ветвей или серых коммуникантных ветвей.Некоторые нервы в дисках также имеют рядом с собой глиальные опорные клетки или шванновские клетки [17].

Дегенерированные диски

Во время роста и созревания скелета граница между кольцом и ядром становится менее очевидной, а с возрастом ядро ​​обычно становится более фиброзным и менее гелеобразным [18]. С возрастом и дегенерацией диск меняет морфологию, становясь все более дезорганизованным (рис.). Часто кольцевые пластинки становятся нерегулярными, разветвляются и пересекаются, а сети коллагена и эластина также становятся более дезорганизованными (J Yu, личное сообщение).

Нормальный и дегенерированный поясничный межпозвоночный диск. На рисунке слева показан нормальный межпозвоночный диск. Хорошо видны кольцевые пластинки, окружающие более мягкое пульпозное ядро. В сильно дегенерированном диске справа ядро ​​иссушено, а кольцо дезорганизовано.

Часто наблюдается образование трещин внутри диска, особенно в ядре. Нервы и кровеносные сосуды все чаще обнаруживаются при дегенерации [15]. Происходит пролиферация клеток, приводящая к образованию кластеров, особенно в ядре [19,20].Также происходит гибель клеток с наличием некротических и апоптотических клеток [21,22]. Эти механизмы, по-видимому, очень распространены; сообщалось, что более 50% клеток в дисках взрослых являются некротическими [21]. Морфологические изменения, связанные с дегенерацией диска, были недавно подробно рассмотрены Boos et al . [5], которые продемонстрировали возрастное изменение морфологии, при этом диски людей в возрасте от 2 лет имели очень легкое образование трещин и зернистые изменения ядра.С возрастом увеличивается частота дегенеративных изменений, включая гибель клеток, пролиферацию клеток, дегенерацию слизистой, зернистые изменения и концентрические разрывы. Трудно отличить изменения, которые происходят исключительно из-за старения, от изменений, которые можно было бы считать «патологическими».

Биохимия

Нормальные диски

Механические функции диска выполняет внеклеточный матрикс; его состав и организация определяют механические реакции диска.Основную механическую роль играют два основных макромолекулярных компонента. Коллагеновая сеть, состоящая в основном из коллагеновых фибрилл типа I и типа II и составляющая примерно 70% и 20% сухой массы кольца и ядра, соответственно [23], обеспечивает прочность на разрыв для диска и прикрепляет ткань к нему. кость. Аггрекан, основной протеогликан диска [24], отвечает за поддержание гидратации тканей за счет осмотического давления, обеспечиваемого входящими в его состав цепями хондроитина и кератансульфата [25].Содержание протеогликана и воды в ядре (примерно 50% и 80% от сырого веса соответственно) больше, чем в кольцевом пространстве (примерно 20% и 70% от сырого веса, соответственно). Кроме того, есть много других второстепенных компонентов, таких как коллаген типов III, V, VI, IX, X, XI, XII и XIV; небольшие протеогликаны, такие как люмикан, бигликан, декорин и фибромодулин; и другие гликопротеины, такие как фибронектин и амилоид [26,27]. Функциональная роль многих из этих дополнительных матричных белков и гликопротеинов еще не ясна.Однако считается, что коллаген IX участвует в формировании поперечных связей между фибриллами коллагена и, таким образом, важен для поддержания целостности сети [28].

Матрица представляет собой динамическую структуру. Его молекулы постоянно расщепляются протеиназами, такими как матриксные металлопротеиназы (ММП) и аггреканазы, которые также синтезируются дисковыми клетками [29-31]. Баланс между синтезом, разрушением и накоплением макромолекул матрицы определяет качество и целостность матрицы и, следовательно, механическое поведение самого диска.Целостность матрикса также важна для поддержания относительно бессосудистого и аневрального характера здорового диска.

Межпозвоночный диск часто сравнивают с суставным хрящом, и действительно, он действительно похож на него во многих отношениях, особенно по присутствующим биохимическим компонентам. Однако между этими двумя тканями есть существенные различия, одна из которых — состав и структура аггрекана. Диск-аггрекан в большей степени замещен кератансульфатом, чем тот, который обнаружен в глубокой зоне суставного хряща.Кроме того, молекулы аггрекана менее агрегированы (30%) и более неоднородны, с более мелкими, более разрушенными фрагментами в диске, чем в суставном хряще (агрегировано 80%) от того же человека [32]. Дисковые протеогликаны становится все труднее извлекать из матрикса с возрастом [24]; это может быть связано с обширным поперечным сшиванием, которое, по-видимому, происходит больше в матрице диска, чем в других соединительных тканях.

Изменения в биохимии диска с дегенерацией

Наиболее значительным биохимическим изменением, происходящим при дегенерации диска, является потеря протеогликана [33].Молекулы аггрекана разлагаются, при этом более мелкие фрагменты могут легче вымываться из ткани, чем более крупные. Это приводит к потере гликозаминогликанов; эта потеря является причиной падения осмотического давления матрицы диска и, следовательно, потери гидратации.

Даже в дегенерированных дисках, однако, дисковые клетки могут сохранять способность синтезировать большие молекулы аггрекана с интактными связывающими гиалуронан областями, которые могут образовывать агрегаты [24].Меньше известно о том, как малая популяция протеогликанов изменяется с дегенерацией диска, хотя есть некоторые свидетельства того, что количество декорина, и особенно бигликана, повышено в дегенерированных дисках человека по сравнению с нормальными [34].

Хотя популяция коллагена диска также изменяется с дегенерацией матрикса, изменения не так очевидны, как у протеогликанов. Абсолютное количество коллагена меняется мало, но типы и распределение коллагенов могут измениться.Например, может наблюдаться сдвиг в пропорциях обнаруженных типов коллагенов и в их видимом распределении в матрице. Кроме того, фибриллярные коллагены, такие как коллаген типа II, становятся более денатурированными, по-видимому, из-за ферментативной активности. Как и в случае протеогликанов, тройные спирали коллагенов более денатурированы и разорваны, чем спирали суставного хряща того же человека; количество денатурированного коллагена типа II увеличивается с дегенерацией [35,36]. Однако исследования поперечных сшивок коллагена показывают, что, как и в случае с протеогликанами, могут синтезироваться новые молекулы коллагена, по крайней мере, на ранней стадии дегенерации диска, возможно, в попытке восстановить [37].

Другие компоненты могут изменяться при дегенерации диска и заболевании либо в количестве, либо в распределении. Например, содержание фибронектина увеличивается с увеличением дегенерации и становится более фрагментированным [38]. Эти повышенные уровни фибронектина могут отражать реакцию клетки на измененную среду. Какой бы ни была причина, образование фрагментов фибронектина может затем подпитывать дегенеративный каскад, поскольку было показано, что они подавляют синтез аггрекана, но повышают продукцию некоторых ММП в системах in vitro и .

Биохимия дегенерации диска указывает на то, что ферментативная активность способствует этому заболеванию с повышенной фрагментацией популяций коллагена, протеогликана и фибронектина. Несколько семейств ферментов способны разрушать различные матричные молекулы диска, включая катепсины, ММП и аггреканазы. Катепсины обладают максимальной активностью в кислых условиях (например, катепсин D неактивен при pH выше 7,2). Напротив, ММП и аггреканазы имеют оптимальный pH, который приблизительно нейтрален.Все эти ферменты были идентифицированы в дисках, с более высокими уровнями, например, MMPs в более дегенерированных дисках [39]. Катепсины D и L и несколько типов MMP (MMP-1, -2, -3, -7, -8, -9 и -13) встречаются в дисках человека; они могут вырабатываться как самими клетками диска, так и клетками проникающих кровеносных сосудов. Аггреканазы также встречаются в дисках человека, но их активность, по-видимому, менее очевидна, по крайней мере, при более продвинутой дегенерации диска [29,30,40].

Влияние дегенеративных изменений на функцию диска и патологию

Потеря протеогликана в дегенерированных дисках [33] оказывает большое влияние на способность диска выдерживать нагрузку.С потерей протеогликана осмотическое давление диска падает [41], и диск менее способен поддерживать гидратацию под нагрузкой; дегенеративные диски имеют более низкое содержание воды, чем нормальные диски соответствующего возраста [33], и при нагрузке они теряют высоту [42] и текут быстрее, и диски имеют тенденцию к выпуклости. Потеря протеогликана и дезорганизация матрикса имеют другие важные механические эффекты; из-за последующей потери гидратации дегенерированные диски больше не ведут себя гидростатически под нагрузкой [43].Таким образом, нагрузка может привести к несоответствующей концентрации напряжений вдоль концевой плиты или в кольцевом пространстве; концентрации стресса, наблюдаемые в дегенерированных дисках, также были связаны с дискогенной болью, возникающей во время дискографии [44].

Такие серьезные изменения в поведении диска оказывают сильное влияние на другие структуры позвоночника, могут влиять на их функции и предрасполагать к травмам. Например, в результате быстрой потери высоты диска под нагрузкой в ​​дегенерированных дисках апофизарные суставы, прилегающие к таким дискам (рис.) могут подвергаться аномальным нагрузкам [45] и в конечном итоге вызывать изменения остеоартрита. Потеря высоты диска также может повлиять на другие конструкции. Он снижает силы натяжения желтой связки и, следовательно, может вызвать ремоделирование и утолщение. С последующей потерей эластичности [46] связка будет иметь тенденцию выпирать в позвоночный канал, что приводит к стенозу позвоночника — возрастающей проблеме с возрастом населения.

Потеря протеогликанов также влияет на движение молекул в диск и из него.Аггрекан, из-за его высокой концентрации и заряда в нормальном диске, предотвращает перемещение больших незаряженных молекул, таких как сывороточные белки и цитокины, в матрицу и через нее [47]. Падение концентрации аггрекана при дегенерации может, таким образом, способствовать потере небольших, но осмотически активных фрагментов аггрекана из диска, что, возможно, ускоряет дегенеративный каскад. Кроме того, потеря аггрекана позволит увеличить проникновение в диск больших молекул, таких как комплексы факторов роста и цитокинов, что влияет на поведение клеток и, возможно, на прогрессирование дегенерации.Повышенное сосудистое и нервное врастание, наблюдаемое в дегенерированных дисках и связанное с хронической болью в спине [48], также вероятно связано с потерей протеогликана, потому что было показано, что аггрекан диска ингибирует врастание нервов [49,50].

Грыжа межпозвонкового диска

Наиболее частым заболеванием диска, с которым обращаются к спинальным хирургам, является грыжа или выпадение межпозвонкового диска. В этих случаях диски выпячиваются или разрываются (частично или полностью) в задней или заднебоковой части и давят на нервные корешки в позвоночном канале (рис.). Хотя часто считается, что грыжа является результатом механически индуцированного разрыва, она может быть вызвана только in vitro в здоровых дисках механическими силами, более крупными, чем те, которые обычно встречаются; в большинстве экспериментальных тестов разрушается тело позвонка, а не диск [51]. Некоторые дегенеративные изменения кажутся необходимыми, прежде чем межпозвоночная грыжа может образоваться; действительно, исследование аутопсии или хирургических образцов предполагает, что секвестрация или грыжа является результатом миграции изолированных дегенерированных фрагментов пульпозного ядра через ранее существовавшие разрывы в фиброзном кольце [52].

Теперь ясно, что давление на нервный корешок, вызванное грыжей, не может быть само по себе причиной боли, потому что более 70% «нормальных» бессимптомных людей имеют пролапс диска, давящий на нервные корешки, но без боли [4,53]. Прошлая и текущая гипотеза состоит в том, что у людей с симптомами нервы так или иначе чувствительны к давлению [54], возможно, молекулами, возникающими в результате воспалительного каскада от араходоновой кислоты до простагландина E ₂ , тромбоксана, фосфолипазы A ₂ , фактор некроза опухоли-α, интерлейкины и ММП.Эти молекулы могут вырабатываться клетками грыжи межпозвоночного диска [55], и из-за тесного физического контакта между нервным корешком и диском после грыжи они могут вызывать сенсибилизацию нервного корешка [56,57]. Точная последовательность событий и конкретные молекулы, которые участвуют, не были идентифицированы, но пилотное исследование пациентов с седалищным нервом, получавших лечение антагонистами фактора некроза опухоли-α, обнадеживает и поддерживает этот предложенный механизм [58,59]. Однако следует проявлять осторожность, чтобы прервать каскад воспалительных процессов, который также может иметь положительные эффекты.Такие молекулы, как ММП, которые широко продуцируются в выпавших дисках [30], почти наверняка играют важную роль в естественной истории рассасывания грыжи, вызывающей нарушение.

Этиология дегенерации диска

Дегенерация диска оказалась сложной задачей для изучения; его определение расплывчато, с размытыми параметрами, которые не всегда легко определить количественно. Кроме того, отсутствует хорошая модель на животных. Существуют значительные анатомические различия между людьми и лабораторными животными, которые традиционно используются в качестве моделей других заболеваний.В частности, отличается ядро; у грызунов, как и у многих других млекопитающих, ядро ​​заселяется хордовыми клетками в течение всего взрослого возраста, тогда как эти клетки исчезают из ядра человека после младенчества [60]. Кроме того, хотя замыкательная пластинка хряща у людей действует как пластина роста для тела позвонка, у большинства животных позвонки имеют две пластины роста внутри самого тела позвонка, а замыкательная пластинка хряща представляет собой гораздо более тонкий слой, чем обнаруженный. в людях. Таким образом, хотя изучение животных, у которых дегенерация развивается спонтанно [61,62], и моделей травм дегенерации [63,64] дало некоторое представление о дегенеративных процессах, большая часть информации об этиологии дегенерации диска на сегодняшний день получена из исследований на людях. .

Пищевые пути к дегенерации диска

Считается, что одной из основных причин дегенерации диска является нарушение снабжения питательными веществами клеток диска [65]. Как и все типы клеток, клетки диска нуждаются в питательных веществах, таких как глюкоза и кислород, чтобы оставаться живыми и активными. In vitro , активность дисковых клеток очень чувствительна к внеклеточному кислороду и pH, при этом скорость синтеза матрикса резко падает при кислом pH и низких концентрациях кислорода [66,67], а клетки не выдерживают длительного воздействия низкого pH. или концентрации глюкозы [68].Падение поступления питательных веществ, которое приводит к снижению напряжения кислорода или pH (в результате повышения концентрации молочной кислоты), может, таким образом, повлиять на способность клеток диска синтезировать и поддерживать внеклеточный матрикс диска и в конечном итоге может привести к его дегенерации.

Диск большой и лишенный сосудов, и клетки зависят от кровеносных сосудов на их краях, чтобы поставлять питательные вещества и удалять метаболические отходы [69]. Путь от кровоснабжения к клеткам ядра ненадежен, потому что эти клетки практически полностью снабжаются капиллярами, которые берут начало в телах позвонков, проникают в субхондральную пластинку и заканчиваются чуть выше хрящевой замыкательной пластинки [16,70].Затем питательные вещества должны диффундировать из капилляров через хрящевую замыкательную пластинку и плотный внеклеточный матрикс ядра к клеткам, которые могут находиться на расстоянии до 8 мм от капиллярного ложа.

Подача питательных веществ к клеткам ядра может быть нарушена в нескольких точках. Факторы, которые влияют на кровоснабжение тела позвонка, такие как атеросклероз [71,72], серповидно-клеточная анемия, болезнь Кессона и болезнь Гоше [73], по-видимому, приводят к значительному увеличению дегенерации диска.Длительные упражнения или их недостаток, по-видимому, влияют на перемещение питательных веществ в диск и, следовательно, на их концентрацию в тканях [74,75]. Механизм неизвестен, но было высказано предположение, что упражнения влияют на архитектуру капиллярного ложа на границе диска и кости. Наконец, даже если кровоснабжение остается неизменным, питательные вещества могут не достигать клеток диска, если хрящевая замыкательная пластинка кальцинируется [65,76]; интенсивная кальцификация замыкательной пластинки наблюдается, например, в сколиотических дисках [77].Нарушения в снабжении питательными веществами влияют на транспорт кислорода и молочной кислоты в диск и из него экспериментально [78] и у пациентов [79].

Хотя имеется мало информации, чтобы связать поступление питательных веществ со свойствами диска у пациентов, была обнаружена связь между потерей жизнеспособности клеток и снижением транспорта питательных веществ в сколиотических дисках [80,81]. Есть также некоторые свидетельства того, что транспорт питательных веществ влияет на дегенерацию диска in vivo [82], а транспорт растворенных веществ от кости к диску, измеренный in vitro , был значительно ниже у дегенеративных дисков, чем у нормальных дисков [65].Таким образом, хотя пока существует мало прямых доказательств, теперь кажется очевидным, что снижение поступления питательных веществ в конечном итоге приведет к дегенерации диска.

Механическая нагрузка и травмы

Считается, что аномальные механические нагрузки также являются путем к дегенерации диска. На протяжении многих десятилетий предполагалось, что основной причиной проблем со спиной являются травмы, часто связанные с работой, которые вызывают структурные повреждения. Считается, что такое повреждение инициирует путь, ведущий к дегенерации диска и, наконец, к клиническим симптомам и боли в спине [83].Модели на животных подтвердили это открытие. Хотя интенсивные упражнения, по-видимому, не оказывают отрицательного воздействия на диски [84] и, как сообщается, диски реагируют на некоторые длительные режимы нагрузки увеличением содержания протеогликана [85], экспериментальная перегрузка [86] или повреждение диска [63,87] могут вызвать дегенеративные изменения. Дальнейшее подтверждение роли аномальных механических сил в дегенерации диска происходит из открытий, что уровни диска, прилегающие к сросшемуся сегменту, быстро дегенерируют (для обзора [88]).

Эта модель травмы также подтверждается многими эпидемиологическими исследованиями, которые выявили связь между факторами окружающей среды и развитием дегенерации диска и грыжи с тяжелым физическим трудом, подъемом, вождением грузовика, ожирением и курением, которые являются основными факторами риска для спины. боль и дегенерация [89-91]. В результате этих исследований было проведено множество эргономических вмешательств на рабочем месте [91]. Однако частота заболеваний, связанных с дегенерацией диска, продолжает расти, несмотря на эти вмешательства.За последнее десятилетие, когда магнитно-резонансная томография уточнила классификации дегенерации диска [5,92], стало очевидно, что, хотя такие факторы, как род занятий, психосоциальные факторы, выплаты пособий и окружающая среда, связаны с отключением боли в спине [93,94] ], вопреки предыдущим предположениям, эти факторы мало влияют на характер дегенерации самого диска [95,96]. Это иллюстрирует слабую связь между дегенерацией и клиническими симптомами.

Генетические факторы дегенерации диска

Более поздние исследования показали, что факторы, которые приводят к дегенерации диска, могут иметь важные генетические компоненты.В нескольких исследованиях сообщается о сильной семейной предрасположенности к дегенерации дисков и грыжам [97–99]. Результаты двух различных исследований близнецов, проведенных в течение последнего десятилетия, показали, что наследственность превышает 60% [100,101]. Магнитно-резонансные изображения однояйцевых близнецов, которые не соответствовали основным факторам риска, таким как курение или тяжелая работа, были очень похожи в отношении позвоночника и паттернов дегенерации диска (рис.) [102].

Магнитно-резонансные изображения поясничных дисков 44-летних однояйцевых близнецов.Обратите внимание на сходство контуров концевых пластин, особенно на L1-L2 (белая стрелка). На шипах также наблюдаются аналогичные дегенеративные изменения диска, особенно в L4-L5 (белая стрелка). Из [102] с любезного разрешения авторов и издателей.

Генетическая предрасположенность была подтверждена недавними открытиями ассоциации между дегенерацией диска и полиморфизмом генов макромолекул матрикса. На сегодняшний день подход основан на поиске генов-кандидатов, при этом основное внимание уделяется генам внеклеточного матрикса.Несмотря на отсутствие связи между дегенерацией диска и полиморфизмом основных коллагенов диска, коллагена типов I и II [103], мутации двух генов коллагена IX типа, а именно COL9A2 и COL9A3 , были обнаружены для быть тесно связанным с дегенерацией поясничного диска и ишиасом у финской популяции [104,105]. Полиморфизм COL9A2 обнаружен только у небольшого процента населения Финляндии, но у всех людей с этим аллелем были дегенеративные нарушения диска, что позволяет предположить, что это связано с доминантно наследуемым заболеванием.В обеих этих мутациях триптофан (наиболее гидрофобная аминокислота, которая обычно не обнаруживается ни в одном коллагеновом домене) заменяет другие аминокислоты, потенциально влияя на свойства матрикса [103].

Были идентифицированы и другие гены, связанные с формированием диска. В японском исследовании было обнаружено, что люди с полиморфизмом гена аггрекана подвержены риску ранней дегенерации диска [106]. Эта мутация приводит к появлению сердцевинных белков аггрекана разной длины, с избыточным представлением ядерных белков, способных связывать лишь небольшое количество цепей хондроитинсульфата среди тех, у которых имеется тяжелая дегенерация диска.Предположительно эти люди имеют более низкое содержание хондроитинсульфата, чем обычно, и их диски будут вести себя так же, как дегенерированные диски, которые потеряли протеогликан другими механизмами. Исследования трансгенных мышей также продемонстрировали, что мутации в молекулах структурного матрикса, таких как аггрекан [107], коллаген II [108] и коллаген IX [109], могут приводить к дегенерации диска. Мутации в генах, отличных от генов макромолекул структурного матрикса, также были связаны с дегенерацией диска.Полиморфизм в промоторной области гена MMP-3 был связан с быстрой дегенерацией у пожилых японцев [110]. Кроме того, два полиморфизма гена рецептора витамина D были первыми мутациями, которые, как было показано, связаны с дегенерацией диска [111-114]. Механизм вовлечения полиморфизма гена рецептора витамина D в дегенерацию диска неизвестен, но в настоящее время, по-видимому, не связан с различиями в плотности костей [111, 112, 114].

Все генетические мутации, связанные с дегенерацией диска на сегодняшний день, были обнаружены с использованием подхода генов-кандидатов, и все, кроме полиморфизма рецептора витамина D, связаны с молекулами, которые определяют целостность и функцию внеклеточного матрикса.Однако мутации в других системах, таких как сигнальные или метаболические пути, могут приводить к изменениям клеточной активности, что в конечном итоге может привести к дегенерации диска [115]. Для идентификации таких полиморфизмов могут потребоваться различные подходы. Генетическое картирование, например, идентифицировало локус восприимчивости к грыже диска, но вовлеченный ген еще не идентифицирован [116].

Таким образом, результаты этих генетических и эпидемиологических исследований указывают на многофакторную природу дегенерации диска.Теперь очевидно, что мутации в нескольких различных классах генов могут вызывать изменения в морфологии матрикса, биохимии диска и функции диска, характерные для дегенерации диска. Идентификация задействованных генов может привести к улучшению диагностических критериев; например, уже очевидно, что наличие определенных полиморфизмов увеличивает риск выпуклости диска, разрывов кольца или остеофитов [112,117]. Однако из-за доказательств взаимодействия генов с окружающей средой [97,114,118], генетические исследования по отдельности вряд ли позволят очертить различные пути дегенерации диска.

Новые методы лечения

Современные методы лечения направлены на уменьшение боли, а не на восстановление дегенерированного диска. В настоящее время используются в основном консервативные и паллиативные методы лечения, направленные на возвращение пациентов к работе. Они варьируются от постельного режима (больше не рекомендуется) до обезболивания, использования миорелаксантов или инъекций кортикостероидов или местных анестетиков и манипуляций. Также используются различные вмешательства (например, интрадискальная электротерапия), но, несмотря на неофициальные заявления об успехе, до сих пор исследования показали, что их использование не принесло прямой пользы [119].Боль, связанная с дегенерацией диска, также лечится хирургическим путем — либо дискэктомией, либо путем иммобилизации пораженных позвонков, но операция предлагается только одному из каждых 2000 эпизодов боли в спине в Великобритании; частота хирургического лечения в США в пять раз выше [93]. Показатели успеха всех этих процедур в целом схожи. Хотя недавнее исследование показало, что операция улучшает скорость выздоровления у тщательно отобранных пациентов [120], 70–80% пациентов с очевидными хирургическими показаниями к боли в спине или грыже диска в конечном итоге выздоравливают, независимо от того, проводится операция или нет [121, 122].

Поскольку считается, что дегенерация диска приводит к дегенерации прилегающих тканей и является фактором риска развития стеноза позвоночного канала в долгосрочной перспективе, разрабатываются новые методы лечения, направленные на восстановление высоты диска и биомеханической функции. Некоторые из предлагаемых биологических методов лечения описаны ниже.

Клеточная терапия

Целью этих методов лечения является восстановление клетками дегенерированного межпозвоночного матрикса. Один из подходов заключался в том, чтобы стимулировать клетки диска производить больше матрикса.Факторы роста могут увеличить скорость матричного синтеза до пяти раз [123,124]. Напротив, цитокины приводят к потере матрикса, потому что они ингибируют синтез матрикса, одновременно стимулируя выработку агентов, которые участвуют в разрушении ткани [125]. Таким образом, эти белки стали мишенями для генной инженерии. Прямая инъекция факторов роста или ингибиторов цитокинов оказалась безуспешной, поскольку их эффективность в отношении диска непродолжительна. Следовательно, генная терапия сейчас исследуется; он может поддерживать высокий уровень соответствующего фактора роста или ингибитора в ткани.В генной терапии интересующий ген (например, тот, который отвечает за производство фактора роста, такого как трансформирующий фактор роста-β или ингибирование интерлейкина-1) вводится в клетки-мишени, которые затем продолжают продуцировать соответствующий белок (для обзора [126] ). Было показано, что этот подход технически осуществим для диска, при этом перенос генов увеличивает продукцию трансформирующего фактора роста-β клетками диска у кролика почти в шесть раз [127]. Однако до клинического применения этой терапии еще далеко.Помимо технических проблем доставки генов в клетки диска человека, правильный выбор терапевтических генов требует лучшего понимания патогенеза дегенерации. Кроме того, плотность клеток в нормальных дисках человека низкая, и многие клетки в дегенеративных дисках мертвы [21]; стимуляции оставшихся клеток может быть недостаточно для восстановления матрикса.

Имплантация клеток сама по себе или в сочетании с генной терапией — это подход, который может преодолеть нехватку клеток в дегенерированном диске.Здесь клетки дегенерированного диска дополняются путем добавления новых клеток либо сами по себе, либо вместе с соответствующим каркасом. Этот метод был успешно использован для суставного хряща [128, 129] и был с некоторым успехом опробован на дисках животных [130]. Однако в настоящее время не существует очевидного источника клинически полезных клеток для диска человека, особенно для ядра, области, представляющей наибольший интерес [131]. Более того, условия в дегенерированных дисках, особенно если путь питания нарушен [65], могут быть неблагоприятными для выживания имплантированных клеток.Тем не менее, аутологичный перенос дисковых клеток использовался в клинических условиях у небольших групп пациентов [132], причем первоначальные результаты были многообещающими, хотя подробностей о пациентах или показателях исходов мало.

В настоящее время, хотя экспериментальная работа демонстрирует потенциал этих методов лечения на основе клеток, некоторые препятствия препятствуют использованию этих методов лечения в клинических условиях. Более того, вряд ли эти методы лечения подходят для всех пациентов; потребуется какой-то метод отбора подходящих пациентов, если мы хотим добиться успеха с помощью этих методов лечения.

Заключение

Заболевания, связанные с дегенерацией межпозвоночного диска, налагают экономическое бремя, подобное бремени ишемической болезни сердца, и большее, чем у других серьезных проблем со здоровьем, таких как диабет, болезнь Альцгеймера и заболевания почек [1,133]. Новые технологии визуализации и достижения в области клеточной биологии и генетики обещают лучшее понимание этиологии, более точные диагнозы и целевые методы лечения этих дорогостоящих и инвалидизирующих состояний. Тем не менее, межпозвоночный диск плохо изучено, даже по сравнению с другими системами опорно-двигательного аппарата (таблица).Более того, усилия по исследованию, например, почки по сравнению с таковой в диске полностью несопоставимы с относительной стоимостью заболеваний, связанных с каждым органом, и количеством пострадавших. Если к биологии межпозвонкового диска не будет привлечено больше исследовательского внимания, эти новые технологии мало что дадут, и боль в спине останется такой же, как и в настоящее время — плохо диагностируемый и плохо леченный синдром, снижающий качество жизни значительной части населения. .

Таблица 1

Сравнение количества статей, опубликованных в различных областях исследований

Рентгеновская обработка реалистичной ледяной мантии может объяснить содержание газа в протопланетных дисках

02 Значение

Abstract

Большая миллиметровая матрица Атакамы позволила детально наблюдать молекулы в протопланетных дисках, которые могут эволюционировать в солнечные системы, подобные нашей. В то время как CO, CO2, HCO и h3CO часто встречаются в больших количествах в холодных зонах диска, Ch4OH или Ch4CN встречаются только в нескольких областях, а более сложные органические молекулы не наблюдаются.Мы экспериментально моделируем обработку льда в дисках в реальных условиях, то есть при облучении слоистым льдом мягким рентгеновским излучением. Рентгеновское излучение молодых звезд солнечного типа в тысячи раз ярче, чем у современного Солнца. Ледяная мантия состоит из смеси h3O: Ch5: Nh4, покрытой слоем из Ch4OH и CO. Обнаруженные фотопродукты, десорбирующиеся из обоих слоев льда в газовую фазу во время облучения, сходятся с теми, которые обнаруживаются в более высоких концентрациях в газовой фазе. протопланетных дисков, обеспечивая важную информацию о нетепловых процессах, которые управляют химией в этих объектах.

Ледяная мантия, покрывающая (суб) микронные частицы пыли в межзвездной и протопланетной средах, в основном состоит из простых видов во льду с преобладанием воды. Гидрирование O, C и N на поверхности зерна дает первый слой воды (h3O), метана (Ch5), аммиака (Nh4) и других восстановленных веществ. Вдобавок к этому существует второй слой частиц, которые образуются в газовой фазе и требуют более низких температур, чтобы прилипнуть к пыли, причем монооксид углерода (CO) является наиболее распространенным компонентом (1 – 3).Коалесценция CO с метанолом (Ch4OH) в этих льдах определяется соответствием профиля полосы льда CO около 4,6 микрон, наблюдаемого в инфракрасном диапазоне (4). Гидрирование молекул CO в этих льдах предполагается как вероятный механизм образования Ch4OH (5). Большинство экспериментальных симуляций астрофизической обработки льда с использованием источника энергии проводилось с использованием либо чистого, либо бинарного аналога льда, чтобы понять фотолиз и радиолиз молекул и образование продуктов (6). Многокомпонентные смеси льда также были исследованы для имитации образования сложных органических молекул (СОМ) во льду, в частности, тех, которые остаются в остатке при комнатной температуре после нагревания льда ультрафиолетом или ионной обработкой.Поскольку аминокислоты, сахара, азотистые основания и другие виды пребиотиков входят в число продуктов облучения льдом, эти исследования представляют интерес для широкого научного сообщества (7–11). Совсем недавно СОМ были получены также в результате рентгеновского облучения смесей аналогов льда (12, 13).

Здесь мы сообщаем об экспериментальном моделировании более астрофизически реалистичной морфологии ледяной мантии, организованной в виде двухслойной структуры из отдельных полярных и аполярных компонентов (14, 15). Выбранные относительные количества видов льда аналогичны предыдущим экспериментальным работам, посвященным ультрафиолетовому облучению ледяных смесей (10, 16, 17), но ни одна из этих работ не разделяла молекулярные частицы на отдельные полярные и аполярные слои льда.Этот состав льда был получен из астрономических наблюдений (3), и он ближе к содержанию, обнаруженному вокруг протозвездных источников (18, 19). Действительно, из-за преобладания льда h3O в холодных внешних областях (18) на луче зрения содержания Ch4OH и CO2 примерно в 5-10 раз ниже, чем содержания, обнаруженные вблизи протозвездных источников. В частности, образец льда, представленный в этой статье, состоит из смеси h3O: Ch5: Nh4 (2: 1: 1), покрытой слоем смеси CO и Ch4OH (3: 1) и подвергнутой воздействию мягких рентгеновских лучей.Отметим, что более высокое относительное содержание h3O во льду, аналогичное медианным значениям в астрономических наблюдениях (3), приводит к более эффективному образованию ультрафиолетовых фотопродуктов (16, 20), но ожидается, что этот состав будет менее репрезентативным для лед, найденный возле протозвезды, где рентгеновские лучи пронизывают лед.

Поскольку ультрафиолетовые фотоны проникают во лед на несколько сотен монослоев, где монослой соответствует толщине одной молекулы и плотности столбца около 1015 молекул на см2, настоящая конфигурация мантии очень подходит для глубоко проникающих мягких Рентгеновские лучи, позволяющие детально изучить образование и возможную фотодесорбцию продуктов радиолиза.В ледяных смесях, изученных к настоящему времени (12, 13, 21), идентифицированные рентгеновские продукты являются общими для ультрафиолетовых экспериментов. Таким образом, основное внимание в этой работе уделяется разрушению исходных компонентов льда, образованию продуктов в реалистичных аналогах льда и их выделению в газовую фазу. Особое внимание уделяется десорбции молекул во время облучения, поскольку это позволяет сравнивать с недавними наблюдениями протопланетных дисков с использованием Atacama Large Millimeter Array (ALMA).Молодые звезды солнечного типа являются мощными источниками рентгеновских лучей, в тысячи раз ярче, чем наше Солнце среднего возраста (∼1027 эрг⋅с − 1), с химическими последствиями для окружающих дисков, которые пока относительно не исследованы. Рентгеновское излучение таких звезд исчезает с возрастом, но преодолевает крайнее ультрафиолетовое излучение до 1 млрд лет (22) и проникает в диск на большие расстояния. Рентгеновские лучи, излучаемые типичной звездой типа Т Тельца, распространяются вблизи более плотной области средней плоскости диска далеко за пределы 10 а.е. и снежной линии CO, где ультрафиолетовое излучение подавлено (23).Таким образом, рентгеновские лучи покрывают больший температурный градиент и более широкое распределение частиц по размерам, вплоть до частиц пыли размером до нескольких микрон. ALMA позволяет детально наблюдать за различными молекулами газа в разных местах на этих дисках. Эти карты наблюдаемого молекулярного содержания сопоставляются с нашими экспериментальными данными, чтобы, во-первых, проверить правильность модели ледяной мантии и, во-вторых, выяснить физические условия в диске, такие как температура пыли и доза излучения, испытываемая молекулами во льду. учет химической эволюции и доставки молекул в окружающий газ.Обнаружение более тугоплавких продуктов, таких как COM, и эффект разогрева обработанного льда оставлено для последующей работы. Эти COM-объекты труднее идентифицировать при наблюдениях, и поэтому более простые виды лучше отражают эволюцию диска.

Эксперименты и результаты

Первый слой льда, содержащий смесь h3O: Ch5: Nh4 (2: 1: 1), был покрыт вторым слоем, состоящим из смеси CO: Ch4OH (3: 1). Этот реалистичный образец льда облучали в течение 120 минут мягким рентгеновским спектром, охватывающим диапазон энергий от 250 до 1250 эВ и обеспечивающим 7.6 × 1014 фотонов в секунду. Спектры льда при облучении показаны на рис. 1, Left . На рис. 1, Справа показаны плотности CO и Ch4OH в столбцах, нормализованные к их исходным значениям после каждого этапа облучения.

( Left ) Инфракрасные спектры двухслойного льда до облучения (нижняя кривая) и после каждого этапа облучения. Оранжевый спектр получается после четвертого этапа облучения. Спектры сдвинуты для наглядности.( Правый ) Плотности CO и Ch4OH в колонках, нормированные к их исходным значениям, как функции времени облучения. Вертикальной пунктирной линией отмечен четвертый этап облучения.

Из начальных 156 мл Ch4OH только 11 мл осталось после 20-минутного облучения (четвертый этап). Таким образом, разрушается около 93% исходного метанола во льду. За то же время облучения CO снижается на 45%, с 569 мл до 312 мл. Вклад в CO и Ch4OH из нижнего слоя был оценен в сопутствующем эксперименте, проведенном с использованием однослойной смеси h3O: Ch5: Nh4.Плотность столбцов, оцененная в нашем эксперименте, является верхним пределом; как и в двухслойном эксперименте, излучение, падающее на нижний слой, уменьшается за счет поглощения в верхнем слое. Таким образом, вклады в CO и Ch4OH составляют не более 4% и 10% соответственно после 20 мин облучения и 12% и 2% в конце облучения. Столбчатая плотность CO также включает вклад диссоциации Ch4OH во время облучения. В протопланетном диске вокруг звезды типа Т Тельца в области температуры ≤30 К (т.е., за пределами 50 а.е.) прогнозируемый поток рентгеновского излучения ≤10−3 эрг⋅см − 2 −с − 1 (23). Таким образом, такое же количество энергии, которое испытывает наш образец за 20 минут, потребует времени ≥4 × 105 лет, совместимого со временем жизни околозвездных дисков (24).

Резкое разрушение метанола в верхнем слое можно отнести к образованию новых частиц и / или фотодесорбции. На рис.2 показаны сигналы массы к заряду (m / z) исходных молекул (m / z = 28 и 31 для CO и Ch4OH) и основных продуктов HCO, h3CO и CO2 верхнего слоя (m / z = 29, 30, 44) десорбируется при облучении.Наиболее интенсивный фрагмент метанола m / z = 31 был выбран с учетом того, что m / z = 32 могут преобладать молекулы O2. Наибольшая фотодесорбция обнаружена для m / z = 28, связанного с CO. M / z = 29 больше, чем ожидалось для изотополога монооксида углерода ( ¹³ CO), и оно является типичным для непрореагировавших радикалов HCO, обнаруженных в инфракрасном диапазоне. спектры при 1848 см-1, или основной фрагмент формальдегида (m / z = 30). CO2 является основным продуктом фотодесорбции из верхнего слоя, а m / z = 44 является второй по интенсивности фотодесорбционной массой.Спектр m / z = 31 очень зашумлен, свидетельствуя о том, что фотодесорбция метанола незначительна, и предполагая, что вклад метанола в синтез новых частиц должен быть главным образом ответственен за его разрушение. Таким образом, вклад метанола в m / z = 29 незначителен. h3CO (m / z = 30) — один из основных продуктов облучения (20, 25) льда Ch4OH; на рис. 2 его фотодесорбция намного выше, чем у исходной молекулы Ch4OH.

Зависимость ионного тока от цикла, обнаруженная масс-спектрометром во время девяти этапов облучения для исходных молекул m / z = 28 (CO) и m / z = 31 (Ch4OH), а для основные продукты верхнего слоя HCO, h3CO и CO2 (m / z = 29, 30, 44).Увеличение десорбции на четвертом этапе облучения отмечает вклад нижнего слоя.

Масс-спектры на рис. 2 показывают аномальное поведение по сравнению с типичными рентгеновскими фотодесорбционными спектрами, в которых пики десорбции монотонно уменьшаются во время облучения (12, 13). Во всех массах значительное увеличение десорбции появляется на четвертом этапе облучения, что указывает на возможный вклад веществ, образующихся в нижнем слое. Эта гипотеза была исследована путем проведения второго эксперимента, в котором изотопологи метана ( ¹³ CH ₄ ) и аммиака ( ¹⁵ NH ₃ ) были использованы в смеси нижнего слоя.

На рис. 3, Top приведены спектры m / z = 31 для экспериментов с изотопологами и без них в нижнем слое. Эти два профиля похожи, но с четвертого этапа облучения продукты нижнего слоя начинают доминировать в фотодесорбции. Частью, способствующей m / z = 31 в эксперименте с изотопологами, является формальдегид (h313CO), образующийся в нижнем слое. Фотодесорбция формальдегида из нижнего слоя подтверждается сравнением m / z = 30 (h3CO) и m / z = 31 (h313CO) в экспериментах без изотопологов и с изотопологами, представленных на рис.3, Низ . В то время как десорбция формальдегида из верхнего слоя доминирует на первых трех этапах облучения, компонент, поступающий из нижних слоев, вступает во владение после четвертого этапа облучения. Десорбция веществ из нижнего слоя означает, что объемная диффузия произошла во льду во время облучения. Учитывая малые размеры пятна рентгеновского излучения (0,08 см2) по сравнению с поверхностью льда (∼2 см2), мы исключаем вклад придонного слоя от кромок льда.

( Top ) Масс-спектры m / z = 31 с изотопологами (оранжевый) и без (черный).На четвертом этапе облучения обнаруживается десорбция h313CO. ( Нижний ) Сравнение m / z = 30 (h3CO) и m / z = 31 (h313CO) в экспериментах без изотопологов и с изотопологами.

Обсуждение и выводы

Глубина проникновения рентгеновских лучей позволяет обрабатывать частицы пыли размером в несколько микрон. Прямым результатом этого эффекта в рентгеновских экспериментах является высокое образование и высвобождение h3 в результате диссоциации молекул льда, таких как h3O и Ch4OH (12), что должно способствовать содержанию h3, наблюдаемому в дисках вокруг молодых звезд (26). .Несколько других видов были идентифицированы в околозвездных дисках; к ним относятся h3O, CO, CO2, HCO +, h3CO, HCOOH, C2H, C2h3, C3h3, CN, HCN, Ch4CN, HC3N, N2H +, SO, SO2 и CS (27⇓⇓⇓⇓⇓⇓ – 34).

Было высказано предположение, что CO заблокирован в ледяной мантии ниже 30 K, где он может образовывать Ch4OH, CO2 и / или углеводороды (35). h3CO в газе был связан с образованием в результате гидрирования CO в пыли, что соответствовало наблюдениям диска (36). Обнаружение метанола в холодном газе протопланетных дисков считается продуктом химии льда (37).Идентификация Ch4OH и других сложных видов в протозвездах FUors (звезды FU Ориона) (38) убедительно подтверждает роль льдов в синтезе COM в космосе. Протопланетный диск молодой звезды Хербига Ae HD 163296 имеет гораздо более низкое отношение метанола к формальдегиду по сравнению с диском класса II звезды T Тельца TW Hya. Среди других возможностей это могло быть связано с различиями в облучении звезд, неопределенностями в формировании поверхности зерен и эффективностями десорбции Ch4OH и h3CO (39).

В этой работе мы экспериментально смоделировали реалистично стратифицированную ледяную мантию, окружающую пылинки, путем создания двойного слоя льда, в котором смесь h3O: Ch5: Nh4 была покрыта второй смесью CO: Ch4OH (рис. 4). Такой лед облучали мягким рентгеновским излучением с энергетическим спектром в диапазоне от 250 до 1250 эВ. В экспериментах Ch4OH быстро превращается в новые виды, наиболее распространенными из которых являются h3CO, HCO и CO. Фотодесорбция Ch4OH была незначительной, в то время как было обнаружено, что часть новых частиц десорбируется во время рентгеновского облучения при 11 К.Аналогичный эксперимент с изотопологами ¹³ CH ₄ и ¹⁵ NH ₃ продемонстрировал, что фотодесорбция — это не только поверхностное явление. Действительно, во время облучения ионный ток с отношением массы к заряду, соответствующим CO, HCO, h3CO и CO2, все имеют вклады от видов придонного слоя, которые попали на поверхность льда. Полученные результаты могут объяснить необнаружение метанола в газе в сторону облученных областей диска, а при этом наличие CO, HCO и h3CO.Другие гидрогенизированные частицы, такие как h3O, Ch5 и Nh4, присутствующие в первом слое льда, также эффективно обрабатываются рентгеновскими лучами, но их продукты в гораздо меньшей степени выбрасываются в газ. В этом эксперименте обнаруживается десорбция компонентов из нижнего слоя, подразумевая, что объемная диффузия произошла во время облучения рентгеновскими лучами. Массовая диффузия очень важна для образования сложных видов в ледяной мантии и привлекала внимание как теоретически (40, 41), так и экспериментально (42, 43).Подробный анализ объемной диффузии в настоящих экспериментах выходит за рамки данной работы, и мы отложим подробный анализ до специальной статьи.

Эскиз эксперимента с двухслойным льдом. ( Левый ) Нижняя смесь h3O: Ch5: Nh4 (2: 1: 1) покрыта слоем CO: Ch4OH (3: 1). ( Right ) Облучение льда рентгеновскими лучами вызывает очень быстрое разрушение Ch4OH, что приводит к образованию новых видов, а не к его фотодесорбции. Во время облучения была обнаружена незначительная десорбция Ch4OH, тогда как CO и такие продукты, как HCO, h3CO и CO2 показывают наиболее интенсивные сигналы десорбции.Также была обнаружена десорбция из частиц нижнего слоя.

Таким образом, отсутствие или низкая численность сложных частиц из холодного газа в протопланетных дисках, а также наличие большого количества CO, HCO и h3CO и незначительного количества Ch4OH совместимо с обработкой рентгеновскими лучами реалистичных ледяных покровов в дисках. вокруг молодых звезд. Более того, экспериментальное моделирование также совместимо с низким содержанием других COM в холодных частях диска, поскольку они образуются в объеме льда, но не выбрасываются в газовую фазу.

Методы

Эксперименты проводились на сверхвысоковакуумной камере Interstellar Energetic-Process System (44) при базовом давлении <5 × 10–10 мбар. Камера оборудована квадрупольным масс-спектрометром (QMS) и спектрометром среднего инфракрасного диапазона. Эта установка была подключена к пучку мягкого рентгеновского излучения BL08B в Национальном исследовательском центре синхротронного излучения (NSRRC, Тайвань), обеспечивая поток 7,6 × 1014 фотонов в секунду, охватывающий диапазон энергий от 250 до 1250 эВ. Лед был изготовлен из смеси h3O: Ch5: Nh4 (2: 1: 1), покрытой верхним слоем смеси CO: Ch4OH (3: 1), нанесенной на подложку из CaF2 при 12 К, что позволяло проводить инфракрасную спектроскопию льда. образцы в пропускании.h3O от Merck, степень чистоты для ЖХ-МС (жидкостная хроматография-масс-спектрометрия); Ch5 от Matheson TRI-GAS 99,999%, Nh4 от Specialty Gases of America, 99,99%; CO от Cingfong Gas Industrial, чистота 99,99%; и Ch4OH от Merck, 99,9%. Также был проведен аналогичный эксперимент с нижним слоем из H ₂ O: ¹³ CH ₄ : ¹⁵ NH ₃ . ¹³ CH ₄ от Specialty Gases of America, ¹³ C атом 99%; и ¹⁵ NH ₃ от Cambridge Isotope Laboratories, Inc., 98% атом ¹⁵ N. Система QMS использовалась для мониторинга компонентов газовой фазы в камере во время осаждения и десорбирующихся молекул во время облучения. Образцы льда облучали в девять этапов (2, 3, 5, 10, 10, 10, 20, 30 и 30 мин) в течение 120 мин. В конце каждого шага собирали инфракрасные спектры. Плотность столба льда рассчитывалась как сумма нижних слоев Nh3O + NCh5 + NNh4 и верхних слоев NCO + NCh4OH путем интегрирования полос с использованием выражения N = 1A∫bandτνdν, [1] где N — плотность столбцов в молекулах на квадратный сантиметр, τν — оптическая толщина полосы, dν — разность волновых чисел в сантиметрах, A — сила полосы в сантиметрах на молекулу.Интегральное поглощение составляет 0,43 × τ, где τ — интегральная оптическая толщина полосы. В образце льда без изотопологов нижний (Nh3O + NCh5 + NNh4) и верхний (NCO + NCh4OH) слои составили 1646 и 725 мл соответственно. В образце льда с изотопологами нижняя ( N _{H 2 O} + N _{¹³ CH 4} + N _{¹⁵ NH 3} ) и верхняя (NCO + NCh4OH) составили 1725 и 775 мл соответственно.Колоночная плотность h3O была рассчитана по полосе 3280 см-1 и силе полосы 2,0 × 10-16 см на молекулу (45). Полоса 1304 см-1 и сила полосы 8,0 × 10-18 см на молекулу были использованы для NCh5 (46). Аммиак NNh4 был рассчитан с использованием характеристики при 1112 см-1 и силе полосы 1,7 × 10-17 см на молекулу (47). Колоночная плотность монооксида углерода была получена путем интегрирования полосы при 2138 см -1 и силы полосы 1,1 × 10-17 см на молекулу (48). Метанол NCh4OH был рассчитан с использованием признака при 1026 см-1 и силе полосы 1.8 × 10-17 см на молекулу (49).

Данные этой работы доступны в Harvard Dataverse (DOI: 10.7910 / DVN / TMB6AF).

История изменений

16 ноября 2020 г .: Линия автора и сноска в переписке были обновлены, чтобы включить Ю-Юнг Чена в качестве соавтора-корреспондента.

Благодарности

Мы благодарим главный персонал NSRRC за работу установки синхротронного излучения. Мы также благодарим доктора Т.-В. Пи, представитель BL08B в NSRRC. Министерство науки, инноваций и университетов Испании поддержало это исследование в рамках гранта AYA2017-85322-R (Agencia Estatal de Investigación / Европейские фонды, Европейский союз) и программы MDM-2017-0737 Unidad de Excelencia «María de Maeztu» –Centro de Astrobiología (Instituto Nacional de Técnica Aerospacial, Consejo Superior de Investigaciones Científicas).Мы также признательны за поддержку со стороны PRIN-INAF 2016 Колыбель жизни — GENESIS-SKA, гранта MOST MOST 107-2112-M-008-016-MY3 из Тайваня и ASI-INAF n.2018-16-HH.0 , Проект «Космический пинцет».

Сноски

• Вклад авторов: A.C., G.M.M.C., A.J.-E., C.C.-P., L.-C.H., C.-H.H. и Y.-J.C. проведенное исследование; A.C., G.M.M.C., A.J.-E., C.C.-P., L.-C.H., C.-H.H. и Y.-J.C. проанализированные данные; и A.C., G.M.M.C., A.J.-E., C.C.-P., L.-C.H. и Y.-J.C. написал газету.

• Авторы заявляют об отсутствии конкурирующей заинтересованности.

• Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.

• Данные инфракрасного и масс-спектров, используемые в этой статье, доступны в Harvard Dataverse, https://dataverse.harvard.edu (DOI: 10.7910 / DVN / TMB6AF).

Страница не найдена