RW Space

Облако пыли и газа, кружащееся вокруг молодой звездной системы на расстоянии 1300 световых лет от нас, похоже на диск, образующий планеты.

Он состоит из трех колец, обернутых вокруг трех звезд, и все три кольца имеют разную ориентацию, причем самое внутреннее кольцо сильно отклонено от двух других.

Это первое прямое свидетельство того, что такое рассогласование, известное как «разрыв диска» и предсказанное при моделировании, может происходить в естественных условиях.

Но, несмотря на то, что массив телескопов Atacama Large Millimeter-submillimeter Array (ALMA) провел наиболее подробное наблюдение за системой, до сих пор неясно, как именно произошел разрыв диска.

Система, получившая название GW Orionis, расположена на расстоянии около 1300 световых лет в созвездии Ориона. Она состоит из двух звезд, находящихся на орбите друг друга на расстоянии примерно одной астрономической единицы (среднее расстояние между Землей и Солнцем), с третьей звездой, вращающейся вокруг пары по смещенной орбите на расстоянии восьми астрономических единиц.

Вокруг всех трех звезд клубится гигантское протопланетное облако пыли и газа, кольца которого находятся на расстоянии 46, 185 и 340 астрономических единиц от центра системы.

Это внешнее кольцо — самое большое, что мы когда-либо видели в протопланетной системе; для сравнения, среднее расстояние Плутона от Солнца составляет 39,5 астрономических единиц.

Протопланетные диски, как следует из названия, представляют собой материал, из которого вокруг звезды образуются планеты. Во-первых, звезде нужно формироваться и расти в звездной «детской». Сгусток материи в протозвездном облаке гравитационно схлопывается и начинает вращаться. Он наматывает гигантский диск из газа и пыли, который попадает в растущую звезду.

Когда этот процесс формирования завершен, оставшийся материал в диске начинает слипаться и в конечном итоге формирует планеты и другие второстепенные тела. Вот почему в планетных системах, таких как наша Солнечная система, планеты и каменные пояса выровнены более или менее вдоль плоскости, вокруг экватора звезды.

Однако вокруг систем из множества звезд плоскость планеты часто не совпадает с орбитами ее звезд. Изучение протопланетных дисков вокруг нескольких звездных систем может помочь нам понять, как происходит это рассогласование.

Странное смещение протопланетного диска в GW Orionis было впервые обнаружено в наблюдениях ALMA в 2017 году.

«Мы были удивлены, увидев сильное смещение внутреннего кольца», — сказал астроном Джиакин Би из Университета Виктории в Канаде. «Но странное искривление диска подтверждается искривлением, которое ALMA измерила в газе диска».

Вторая группа астрономов также провела более подробные наблюдения, используя как ALMA, так и Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории.

«На наших изображениях мы видим тень внутреннего кольца на внешнем диске», — сказал астроном Стефан Краус из Университета Эксетера в Великобритании.

«В то же время ALMA позволила нам измерить точную форму кольца, отбрасывающего тень. Объединение этой информации позволяет нам получить трехмерную ориентацию смещенного кольца и деформированной поверхности диска».

К счастью, хотя рассогласование было обнаружено только недавно, за GW Orionis наблюдали с 2008 года, а третья звезда в системе была открыта в 2011 году. Это дало исследователям данные за несколько лет, на основе которых можно было восстановить орбиты системы.

Используя трехмерное компьютерное моделирование системы, Краус и его команда обнаружили, что конфликтующие гравитационные влияния звезд в разных плоскостях могут вызвать выраженный разрыв диска, наблюдаемый в GW Orionis.

Но Би и его команда обнаружили, что гравитационного эффекта орбитальных махинаций звезд недостаточно, чтобы вызвать наблюдаемые кольца.

«Наше моделирование показывает, что гравитационное притяжение от тройных звезд само по себе не может объяснить наблюдаемое большое рассогласование. Мы думаем, что присутствие планеты между этими кольцами необходимо для объяснения того, почему диск был разорван», — сказал астроном Нинке ван дер Марель из Университета Виктории.

«Эта планета, вероятно, образовала пылевую прослойку и сломала диск в месте нынешнего внутреннего и внешнего колец».

Если бы такая планета существовала, это была бы первая открытая планета, вращающаяся вокруг трех звезд, — но, конечно, еще слишком рано делать такие заявления. Будущие наблюдения за системой находятся в стадии разработки.

Исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal Letters and Science.