Разрушение протопланетного диска: астрономам впервые удалось пронаблюдать уникальное явление

08 сентября 2020 | 16:28

Астрономы при помощи телескопа VLT и системы ALMA впервые смогли наблюдать разрыв протопланетного диска тройной звездной системой GW Ориона, которое предсказывалось в теории. Это подтверждает идею о том, что в кратных звездных системах могут образовываться экзопланеты с необычными наклонными орбитами.

Статья опубликована в журнале Science.

Звезды образуются в результате фрагментации и гравитационного коллапса молекулярных облаков, причем чаще всего в ходе этого процесса образуется система из двух или трех тел. В ходе дальнейшей эволюции звезды активно взаимодействуют друг с другом и с окружающим их газопылевым диском, вещество которого может либо аккрецироваться на звезды, что ведет к их росту, либо идти на формирование планет. 

Численное моделирование предсказывает, что в случае сильного смещения орбитальной плоскости звезд относительно околозвездного диска возможен его разрыв, ведущий к образованию отдельных колец, которые будут прецессировать вокруг звезд. Искривленные околозвездные диски наблюдались ранее, но четко связать видимые структуры с описанным в теории механизмом разрыва диска долгое время не получалось.

Группа астрономов во главе с Стефаном Краусом (Stefan Kraus) из Эксетерского университета в Великобритании опубликовала результаты 11 лет наблюдений за кратной звездной системой GW Ориона при помощи приемников AMBER и SPHERE, а также инструмента GRAVITY, работающих в составе комплекса телескопов VLT (Very Large Telescope) в Чили, и системы радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). 

Целью наблюдений было определение характеристик движения самих звезд, а также свойств околозвездного диска, входящего в систему. GW Ориона находится на расстоянии около 1,3 тысячи световых лет от Солнца в созвездии Ориона: это довольно молодая (около одного миллиона лет) тройная звездная система. Она состоит из тесной пары звезд GW Ori A и GW Ori B, орбитальный период которой составляет 242 дней: вокруг нее на среднем расстоянии в 8 астрономических единиц обращается третья звезда с периодом в 11 лет.

Оказалось, что протопланетный диск GW Ориона — не плоский и целый, а пережил разрыв: он изогнут и содержит три пылевых кольца, внешнее из которых оказалось самым крупных из известных. Внутреннее кольцо имеет смещенный центр, а его плоскость не совмещена с плоскостями орбиты звезд и внешней частью диска. Также впервые удалось увидеть тень, которую кольцо отбрасывает на сильно искривленную промежуточную область диска. 

Моделирования показали, что к наблюдаемым последствиям разрыва диска действительно привело рассогласование орбит звезд системы. Если планеты могут сформироваться внутри искривленного диска, то они будут находится на наклонных орбитах далеко друг от друга. Дальнейшие наблюдения за системой могут помочь доказать или опровергнуть существование возможной экзопланеты между кольцами в системе.

Ранее команда астрономов во главе с Институтом астрономии Гавайского университета обнаружили гигантскую планету Kepler-88 d, масса которой в три раза больше массы Юпитера. Она находится в системе Kepler-88, удаленной от Земли на 1243 световых лет.