Впечатление художника от сложного протопланетного диска, вращающегося вокруг TW Гидры. (НАСА, ЕКА, Л. Хастак / STScI)
Тени, мерцающие в пыли, клубящейся вокруг новорожденной звезды, позволили получить редкое представление о том, как Солнечная система могла сформироваться миллиарды лет назад.
Изменение освещенности вокруг звезды под названием TW Hydrae предполагает, что гигантские диски вещества, окружающие звезду, имеют отклонения от нормы, вращаясь под немного разными углами наклона.
Новые сигналы предполагают, что существует три таких шатких диска - и их неправильное расположение предполагает наличие нескольких формирующихся планет-младенцев, их гравитация притягивает диски и смещает их вбок.
"Мы никогда раньше не видели такого на протопланетном диске. Это делает систему намного сложнее, чем мы первоначально думали ", говорит астроном Джон Дебес из AURA для ЕКА и Научного института космического телескопа.
TW Hydra уже много лет представляет особый интерес для планетологов. Ему всего около 8 миллионов лет. Это очень молодо для звезды; Солнцу, для сравнения, около 4,6 миллиарда лет. Она настолько молода, что еще не начала сжигать водород в своем ядре.
Она все еще набирает массу и при этом сжимается, поскольку гравитация все теснее связывает звезду по мере ее роста. Это около 60 процентов массы Солнца, но имеет немного больший радиус, чем Солнце. Действительно, считается, что TW Hydrae выглядит очень похоже на Солнце, когда оно было новорожденным.
Изображения Хаббла изменяющихся теней, движущихся вокруг диска TW Hydrae. (НАСА, ЕКА, Дж. Дебес / STScI)
По мере формирования звезд они поглощают пыль и газ из окружающего их пространства. Этот материал образует диск, который вращается вокруг звезды, питаясь ею с внутреннего края. Именно из этого диска рождаются планеты. Кусочки материала скапливаются вместе, образуя все большие и большие скопления, которые сталкиваются друг с другом, образуя планеты.
Поскольку они родились из более или менее плоского диска, эти планеты обращаются вокруг звезды в более или менее плоской плоскости вокруг звезды, когда все полностью сформируется.
TW Hydrae ориентирована таким образом, что мы можем видеть этот протопланетный диск лицом к лицу. И поскольку это всего лишь около 200 световых лет от нас, у нас есть места в первом ряду на планетарной строительной площадке, которая кажется очень похожей на нашу родную систему, которая может дать представление о том, как родилась Солнечная система.
Еще в 2017 году астрономы, анализируя снимки Хаббла, заметили тень, которая движется вокруг диска TW Гидры, совершая оборот по часовой стрелке каждые 16 лет. В то время они думали, что тень может быть свидетельством того, что невидимая планета-младенец собирается из материала в диске и заставляет части диска вращаться в немного разных плоскостях.
В 2021 году астрономы вернули "Хаббл" к TW Hydrae для дополнительных наблюдений. И вот тут все стало немного непонятно.
"Мы обнаружили, что тень сделала что-то совершенно другое", - говорит Дебес.
"Когда я впервые посмотрел на данные, я подумал, что что-то пошло не так в наблюдении, потому что это было не то, чего я ожидал. Сначала я был сбит с толку, и все мои сотрудники спрашивали: что происходит? Нам действительно пришлось почесать в затылках, и нам потребовалось некоторое время, чтобы действительно найти объяснение ".
Команда разработала несколько потенциальных решений и провела обширное моделирование, чтобы посмотреть, смогут ли они выяснить, что вызывает странное изменение тени. Результаты показали, что наиболее вероятным объяснением является не один, а два шатких диска, отбрасывающих тени на третий внешний диск, что намекает на присутствие второй молодой планеты.
"Две планеты должны находиться довольно близко друг к другу", - объясняет Дебес. "Если бы один из них двигался намного быстрее другого, это было бы замечено в более ранних наблюдениях. Это как две гоночные машины, которые находятся близко друг к другу, но одна медленно обгоняет другую ".
Диаграмма, иллюстрирующая архитектуру системы, включая расстояния и наклоны дисков. (Debes et al., ApJ, 2023)
Данные показывают, что первый диск находится на расстоянии от 5 до 6 астрономических единиц от TW Hydrae, а второй - на расстоянии от 6 до 7 астрономических единиц. Для контекста, Юпитер обращается вокруг Солнца на расстоянии 5,2 астрономических единиц, так что это вполне соответствует архитектуре Солнечной системы.
По мере того, как они вращаются, их гравитационные взаимодействия заставляют диски слегка наклоняться друг относительно друга, создавая тени, которые затемняют границы диска, более удаленные от звезды. Глубина теней предполагает наклон орбиты на 5-7 градусов относительно внешнего диска.
И это тоже согласуется с Солнечной системой. Хотя планеты здесь в основном сгруппированы вокруг плоской плоскости, их наклоны орбит варьируются на 7 градусов (это Меркурий), или на 17, если считать Плутон. Это означает, что TW Hydrae может предложить нам окно в то, как наклонения орбиты Солнечной системы стали такими, какие они есть.
Нет сомнений в том, что будущие наблюдения за этой очаровательной звездой и ее планетной системой-младенцем запланированы. Возможно, с более мощными приборами мы могли бы найти еще больше вновь формирующихся миров.
Исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal.
Оставить комментарий:
0 comments:
Всегда рады услышать ваше мнение!