Nietypowy dysk gazowo-pyłowy wokół układu podwójnego

Wizja artystyczna przedstawiająca układ podwójny z otaczającym go dyskiem. Źródło: University of Warwick/Mark Garlick

W ramach badań przeprowadzonych przez astronoma z Uniwersytetu w Warwick udało się odkryć pierwszy potwierdzony przypadek układu podwójnego gwiazd, który przewrócił otaczający go dysk do położenia, w którym dysk sięga nad i pod płaszczyznę orbity obu gwiazd. Międzynarodowy zespół astronomów wykorzystał obserwatorium ALMA w Chile do wykonania wysokiej rozdzielczości zdjęć dysku o rozmiarach pasa planetoid.

W układzie obserwujemy nietypowy, gęsty pierścień gazu i pyłu ustawiony pod kątem prostym do płaszczyzny orbit gwiazd tworzących układ podwójny. Jak dotąd takie układy istniały tylko w umysłach teoretyków, ale przeprowadzone za pomocą ALMA obserwacje dowiodły, że dyski biegunowe tego typu faktycznie istnieją, a być może mogą występować całkiem powszechnie.

Artykuł opisujący odkrycie opublikowano 14 stycznia w periodyku Nature Astronomy. Dr Grant M. Kennedy, główny autor opracowania powiedział: “Dyski bogate w gaz i pył obserwujemy wokół niemal wszystkich młodych gwiazd, a ponadto wiemy, że co najmniej w 1/3 z dysków otaczających pojedyncze gwiazdy powstają planety. Niektóre z tych planet z czasem zmieniają nachylenie swojej orbity względem osi rotacji gwiazdy. Dlatego też zastanawialiśmy się czy podobny proces jest możliwy w przypadku planet krążących wokół układów podwójnych. Pewna osobliwa cecha dynamiki wskazuje, że tak zwane biegunowe odchylenie powinno być możliwe, lecz jak dotąd nie znaliśmy żadnego przypadku nachylonego dysku, w którym mogłyby powstawać takie planety”.

Dr Kennedy oraz jego współpracownicy wykorzystali obserwatorium ALMA do określenia orientacji pierścienia gazu i pyłu w tym układzie. Orbity gwiazd tego układu podwójnego już wcześniej były znane z obserwacji, które określały jak obie gwiazdy poruszają się względem siebie. Łącząc te dwie informacje badacze byli w stanie ustalić, że informacje o dysku pyłowym były zgodne z idealnie biegunową orbitą. Oznacza to, że podczas gdy dwie gwiazdy krążą wokół siebie w jednej płaszczyźnie, płaszczyzna otaczającego je dysku jest nachylona do niej pod kątem prostym .

“Prawdopodobnie najbardziej ekscytującym elementem tego odkrycia jest fakt, że dysk wykazuje część sygnatur, które przypisujemy powstawaniu planet w dyskach otaczających pojedyncze gwiazdy. Oznacza to, że proces formowania planet przynajmniej może rozpoczynać się w tych biegunowych dyskach wokół gwiazd podwójnych. Jeżeli reszta procesu formowania planet także może mieć miejsce w tych dyskach, to może istnieć cała populacja takich planet krążących biegunowo wokół układów podwójnych, których odkrycie jeszcze przed nami”.

Gdyby przy wewnętrznej krawędzi dysku znajdowała się planeta lub planetoida, dysk widziany z jej powierzchni widoczny byłby jako szeroki pas wznoszący się niemal prostopadle do horyzontu. Konfiguracja biegunowa oznaczałaby, że gwiazdy pojawiały się to nad to pod płaszczyzną dysku, sprawiając że obiekty czasami rzucałyby po dwa cienie. Pory roku na takiej planecie także byłyby różne.

Dr Daniel Price, współautor odkrycia z Centrum Astrofizyki Uniwersytetu Monash dodaje: “Myśleliśmy, że wszystkie układy planetarne powstają tak jak nasz, w którym wszystkie planety krążą w tym samym kierunku wokół pojedynczej gwiazdy. Ale dzięki nowym zdjęciom dostrzegliśmy wirujący dysk gazu i pyłu krążący wokół dwóch gwiazd. Co ciekawe okazało się, że orbita dysku ułożona jest pod kątem prostym względem orbity obu gwiazd. Co ciekawe, okazało się, że wokół tego dysku krążą jeszcze dwie inne gwiazdy – jeżeli wokół nich powstały planety, to z ich powierzchni widoczne by były nawet cztery słońca!”

Źródło: University of Warwick

Artykuł naukowy: http://dx.doi.org/10.1038/s41550-018-0667-x