Астрономи розповіли про систему з унікальним протопланетным диском

Досліджена за допомогою комплексу радіотелескопів ALMA, розташованого в чилійській пустелі Атакама, четвірна зоряна система по-справжньому здивувала астрономів. Виявилося, що вона володіє однією особливістю, яка ніколи раніше не зустрічалася на практиці і до цього моменту існувала лише в уяві теоретиків. Тим не менш, результати проведеного спостереження, в журналі Nature Astronomy, в черговий раз доводять, що космос повний загадок, які тільки і чекають свого відкриття.

Четверні зоряні системи, що містять по дві пари подвійних зірок насправді не є чимось незвичайним. Так, вони досить рідкісні, але все таки зустрічаються. Також і наявність у системі протопланетного диска (кільця з газу і пилу, з яких утворюються майбутні планети) не є одкровенням. Вивчена система HD 98800 знаходиться приблизно в 146 світлових роках від Землі в сузір'ї Чаші і володіє всіма цими особливостями. Що ж так здивувало вчених? Неймовірно унікальний протопланетный диск, який в ній знаходиться.

Система HD 98800 складається з чотирьох світил, розбитих на пари – внутрішню і зовнішню. Зірки внутрішньої пари, що отримала назву BaBb, перебувають у тісній близькості один до одного на відстані приблизно 1 астрономічної одиниці (1 а.е. = відстань від Землі до Сонця). Світила зовнішньої пари, AaAb, розташовані значно далі один від одного – в 54 астрономічних одиницях, що істотно далі, ніж дистанція між Плутоном і Сонцем (близько 40 а.е.). Зовнішня пара світил ніякого цікава не представляє. Найцікавіше в системі – внутрішня пара зірок і навколишній їх протопланетный диск.

Як правило протопланетный диск розташовується в тій же площині, що і орбітальна площину інших об'єктів системи. Як виявилося, це правило не працює з системою HD 98800. Остання володіє диском, який орієнтований точно перпендикулярно до площини обертання її складових зірок. Іншими словами, замість умовної горизонтальної площини захід-схід, диск розташований в площині з півночі-на південь. До цього відкриття системи подібні HD 98800 існували тільки в теорії.

«Багаті газом і пилом протопланетные диски спостерігаються навколо майже всіх молодих зірок. Нам відомо, що як мінімум всередині 1/3 дисків, розташованих у поодиноких зірок, містяться планети. Деякі з цих планет під дією певних сил можуть зміщуватися відносно осі обертання або екватора зірки. Ми завжди задавалися питанням про те, чи можлива така химерна динаміка у системах з подвійними зірками. Комп'ютерне моделювання показує, що в таких системах розвиток може піти двома шляхами: або планети будуть обертатися в одній площині з зірками, або перпендикулярно до них. Але раніше у нас не було цього доказів», — коментує провідний автор дослідження з Університету Уоріка (Великобританія) Грант Кеннеді.

Астрономи знали про існування системи HD 98800 вже кілька років. В рамках попередніх досліджень проводилися спроби спостережень за рухом внутрішньої пари світил. Однак завдяки використанню потужного масиву «Атакамской великий антенної решітки міліметрового діапазону» команді Кеннеді вдалося пробитися крізь щільні шари пилу і газу диска тільки зараз. Використання ALMA дозволило отримати найбільш чітке уявлення про те, як виглядає система HD 98800, а також розкрити дивовижну орієнтацію знаходиться в ній протопланетного диска.

Передбачуваний вид з поверхні гіпотетичної екзопланети, що знаходиться всередині протопланетного диска в системі HD 98800 BaBb

На думку авторів дослідження, якщо припустити, що всередині протопланетного диска знаходиться формується екзопланета, то небо з її поверхні виглядало б просто неймовірно. Перебуваючи на такій планеті, кільце з пилу і газу протопланетного диска виглядало б як яскрава смуга, що піднімається з-за горизонту, що проходить прямо над вашою головою, а потім ховається з протилежного боку. При цьому, дві зірки системи періодично ховалися б за диском, а потім знову виходили з-за нього, іноді відкидаючи на поверхню дві широкі тіні.

«Це дивовижний результат спостережень», — коментує астроном Каліфорнійського технологічного інституту Костянтин Батигін, який не брав участь в даному дослідженні.

«Подібна конфігурація – це те, що можна очікувати від комбінаторних ефектів гравітації і внутрішнього розсіювання всередині протопланетных дисків. Відкриття першої подібної системи змушує припустити, що попереднє моделювання на самому ділі виявляється дуже точним. Тепер можна не сумніватися, що в майбутньому ми зможемо знайти такі ж системи».

Астроном Прінстонського університету Даніель Тамайо, також не брав участь в дослідженні, розділяє радість наукової групи Кеннеді, описуючи опубліковану в Nature Astronomy роботу, як «неймовірну статтю про однозначний і прекрасному відкриття».

«Цікаво, що така математично химерна модель динаміки полярного планетарного диска навколо подвійної системи являє собою досить стабільну конфігурацію. Спочатку було незрозуміло, чи може вона взагалі з'явитися в природі. У більш ранніх дослідженнях говорилося про відкриття злегка похилих протопланетных дисків, проте подібний варіант зустрівся дійсно вперше».

Наступним випробуванням для астрономів стане пошук аналогічні системи, але перебувають на різних етапах своєїеволюції.

Обговорити відкриття можна в нашому .