Chaos w kosmosie: Gwiazdy z trzema dyskami protoplanetarnymi

chaosincosmo

Gwiazda z pierścieniem planet wokół niej krążących – to obraz jaki znamy z naszego własnego układu planetarnego jak i z tysięcy innych odkrytych w ostatnich latach. Jednak teraz badacze z Instytutu Nielsa Bohra odkryli układ składający się z dwóch gwiazd, wokół którego krążą trzy protoplanetarne dyski akrecyjne. To gwiazda podwójna, w której każda z gwiazd posiada własny dysk protoplanetarny, a oprócz tego jeden dodatkowy dysk wspólny dla obu gwiazd. Każdy z tych trzech dysków protoplanetarnych rotuje we własnej płaszczyźnie. Fenomenalne wyniki badań opublikowano w periodyku naukowym Astrophysical Journal Letters.

Układy planetarne powstają z potężnych obłoków pyłu i gazu. Taki obłok kondensuje się i w pewnym momencie staje się na tyle kompaktowy, że zapada się w kulę gazu znajdującą się w centrum. To w tym miejscu ciśnienie ogrzewa materię i prowadzi do powstania świecącej kuli gazu – gwiazdy. Pozostała część obłoku pyłu i gazu rotuje jako dysk wokół nowo powstałej gwiazdy. To w tym dysku materii pył i gaz zaczyna się ze sobą zlepiać prowadząc do powstawania coraz większych głazów, które z czasem przekształcają się w planety.

Bardzo często zdarza się tak, że z takiego gęstego obłoku gazu i pyłu powstają dwie gwiazdy a nie jedna. Wtedy mamy do czynienia z gwiazdą podwójną, której oba składniki krążą wokół wspólnego środka masy. Ponad połowa gwiazd to właśnie gwiazdy podwójne, a każdy z elementów takiego układu może posiadać własny rotujący dysk gazu i pyłu.

Teraz naukowcom jednak udało się dostrzec układ naprawdę wyjątkowy: gwiazdę podwójną nie z dwoma, a z trzema rotującymi dyskami gazowymi.

„Dwie nowo powstałe gwiazdy, z których każda rozmiarami przypomina Słońce i posiada własny rotujący dysk gazu i pyłu rozmiarami przypominający nasz Układ Słoneczny. Dodatkowo, obie gwiazdy współdzielą znacznie większy dysk przecinający dwa mniejsze dyski,” mówi Christian Brinch, profesor w grupie badawczej na Wydziale Astrofizyki i Planetologii w Instytucie Nielsa Borha na Uniwersytecie w Kopenhadze.

Wizualizacja układu IRS 43 przedstawiająca wzajemne ułożenie dysków protoplanetarnych. Źródło: Christian Brinch, NBI, KU
Wizualizacja układu IRS 43 przedstawiająca wzajemne ułożenie dysków protoplanetarnych. Źródło: Christian Brinch, NBI, KU

Gwiazdy obserwowano w obserwatorium Atacama Large Milimeter/submilimeter Array (ALMA) w północnym Chile. Obie gwiazdy znajdują się jakieś 400 lat świetlnych od Ziemi, a ich wiek aktualnie szacuje się na 100-200 tysięcy lat. Wokół obu gwiazd rozpoczęły się procesy formowania planet. Jak na razie nie można ich obserwować, ale możemy obserwować już dyski akrecyjne, które składają się głównie z gazów.

2-chaosincosmo

„Możemy obserwować właśnie ten gaz, ponieważ cząsteczki gazu wzbudzane są przez promieniowanie pochodzące od gwiazd co prowadzi do re-emisji promieniowania w zakresie podczerwonym i mikrofalowym. Badając długość fali tego promieniowania możemy określić czy źródło promieniowania się od nas oddala czy się do nas zbliża. Właśnie dzięki temu widzimy, że każdy z dysków ma inaczej skierowaną oś rotacji, i każdy porusza się w innej płaszczyźnie,” tłumaczy Christian Brinch.

Badacze jak na razie nie wiedzą dlaczego ten układ jest tak bardzo zaburzony. Być może cały układ powstał w wyjątkowo burzliwy sposób.

„Spróbujemy wykorzystać symulacje komputerowe do zrozumienia fizyki stojącej za tym układem. Być może w tak dynamiczny sposób rozpoczyna się proces formowania układów, który z czasem się unormuje. Spróbujemy to wyjaśnić. Postaramy się także o dodatkowy czas obserwacyjny w obserwatorium ALMA, który moglibyśmy wykorzystać do badania dysków protoplanetarnych w większej rozdzielczości, dzięki czemu moglibyśmy poznać ich skład chemiczny,” mówi Jes Jorgensen, profesor astrofizyki z Uniwersytetu w Kopenhadze.

Źródło: Instytut Nielsa Bohra