Таинственный теневой узор в космосе раскрывает неожиданный сюрприз
Тени, мерцающие на пыли, клубящейся вокруг новорожденной звезды, позволили увидеть редкую картину того, как Солнечная система могла сформироваться миллиарды лет назад.
Изменение света вокруг звезды TW Hydrae предполагает, что гигант диски вещества, вращающиеся вокруг звезды, расположены не по порядку, вращаясь под немного разными углами наклона.
Новые сигналы предполагают, что существует три таких шатких диска, а их неупорядоченное выравнивание предполагает наличие нескольких дочерних планет. формируются, их гравитация дергает диски и смещает их в сторону.
«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 Hydrae уже много лет представляет особый интерес для ученых-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.
Он все еще набирает массу и сжимается при этом, поскольку гравитация теснее связывает звезду по мере ее роста. Это около 60 процентов массы Солнца, но радиус немного больше, чем у Солнца. Действительно, считается, что TW Hydrae очень похожа на Солнце, когда оно было новорожденным.
Формируясь, звезды 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 материи слипаются, образуя все более и более крупные комки, которые сталкиваются друг с другом, образуя планеты.
Поскольку они родились из более или менее плоского диска, эти планеты вращаются вокруг звезды по более или менее плоская плоскость вокруг звезды, как только все полностью сформируется.
TW Hydrae ориентирована таким образом, что мы можем видеть этот протопланетный диск лицом к лицу. А поскольку до нее всего около 200 световых лет, у нас есть места в первом ряду на планетарной строительной площадке, которая очень похожа на нашу домашнюю систему и может дать представление о том, как родилась Солнечная система.
Еще в 2017 году астрономы, анализирующие изображения Хаббла, заметили тень, огибающую диск TW Гидры, совершающий оборот по часовой стрелке каждые 16 лет. В то время они думали, что тень может быть свидетельством того, что невидимая планета-ребенок собирается вместе из материала в диске и заставляет части диска двигаться по орбите в несколько разных плоскостях.
В 2021 году астрономы повернули Хаббла назад. TW Hydrae за дополнительными наблюдениями. И здесь все немного запуталось.
«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 с наблюдением, потому что это было не то, чего я ожидал. Сначала я был сбит с толку, и все мои сотрудники говорили: что происходит? Нам действительно пришлось почесать затылки, и это заняло у нас в то время как на самом деле найти объяснение.»
Команда разработала несколько возможных решений и провела обширное моделирование, чтобы увидеть, смогут ли они выяснить, что вызывает странное изменение в 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 детской планеты.
«Эти две планеты должны быть достаточно близко друг другу», — объясняет Дебес. «Если бы один двигался намного быстрее другого, это было бы замечено в более ранних наблюдениях. Это похоже на два гоночных автомобиля, которые находятся близко друг к другу, но один медленно обгоняет и обгоняет другой.»
Данные предполагают, что первый диск находится на расстоянии 5–6 астрономических единиц от TW Hydrae, а второй от 6 до 7 астрономических единиц. Юпитер, для контекста, вращается вокруг Солнца на расстоянии 5,2 астрономических единицы, так что это вполне согласуется с архитектурой Солнечной системы.
Когда они вращаются, их гравитационные взаимодействия заставляют диски слегка наклоняться друг относительно друга. , создавая тени, затемняющие участки диска, более удаленные от звезды. Глубина теней предполагает наклонение орбиты от 5 до 7 градусов относительно внешнего диска.
И это тоже согласуется с Солнечной системой. Хотя планеты здесь в основном сгруппированы вокруг плоской плоскости, наклонение их орбит варьируется до 7 градусов (это Меркурий) или 17, если считать Плутон. Это означает, что TW Hydrae может дать нам представление о том, как орбитальные наклонения Солнечной системы стали такими, какие они есть.
Нет никаких сомнений в том, что будущие наблюдения этой очаровательной звезды и ее детской планетной системы на картах. Возможно, с помощью более мощных инструментов мы сможем обнаружить еще больше формирующихся миров.
Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.
