Три центральные звезды разорвали диск, образующий планеты

Новое исследование предполагает, что экзотические планеты, в отличие от Татуина из «Звездных войн», могут образовывать наклонные кольца в виде изогнутых дисков вокруг нескольких звезд. Эти результаты стали возможными благодаря наблюдениям на Очень Большом Телескопе Европейской Южной Обсерватории (ESO VLT) и комплекса телескопов ALMA.

Наша Солнечная система удивительно плоская, все планеты вращаются в одной плоскости. Но это не относится ко всем звездным системам, особенно к дискам, образующим планеты вокруг нескольких звезд, как объект нового исследования GW Ориона. Эта система, расположенная на расстоянии чуть более 1300 световых лет от нас в созвездии Ориона, состоит из трех звезд и окружающего их деформированного разорванного диска.

«Наши изображения показывают случай, когда диск совсем не плоский, а деформирован и имеет смещенное кольцо, которое откололось от диска», - говорит Стефан Краус, профессор астрофизики из Университета Эксетера в Великобритании, который провел исследование. Смещенное кольцо расположено во внутренней части диска, рядом с тремя звездами.

Новое исследование также показывает, что внутреннее кольцо содержит 30 земных масс пыли, которой может быть достаточно для образования планет. «Любые планеты, сформированные внутри смещенного кольца, будут вращаться вокруг звезды по сильно наклонным орбитам, и мы прогнозируем, что многие планеты на наклонных орбитах с большим разделением будут обнаружены в будущих кампаниях по визуализации планет, например, с помощью ELT», - говорит член команды Александр Креплин из Университета Эксетера, имея в виду Чрезвычайно Большой Телескоп ESO, который планируется запустить в конце этого десятилетия. Поскольку более половины звезд рождаются с одним или несколькими спутниками, это открывает захватывающую перспективу: может существовать неизвестная популяция экзопланет, которые вращаются вокруг своих звезд по очень наклонным и удаленным орбитам.

Чтобы прийти к таким выводам, команда наблюдала за GW Ориона более 11 лет. Начиная с 2008 года, они использовали AMBER, а затем инструмент GRAVITY на интерферометре VLT в Чили, который объединяет свет от различных телескопов VLT, чтобы изучить гравитационный танец трех звезд в системе и нанести на карту их орбиты. «Мы обнаружили, что три звезды не вращаются по орбите в одной и той же плоскости, их орбиты смещены относительно друг друга и относительно диска», - говорит член команды Элисон Янг из Университетов Эксетера и Лестера.

Они также наблюдали систему с помощью инструмента SPHERE на VLT и ALMA и смогли получить изображение внутреннего кольца и подтвердить его несоответствие. SPHERE также позволила им впервые увидеть тень, которую это кольцо отбрасывает на остальную часть диска. Это помогло понять трехмерную форму кольца и всего диска.

Международная группа, в которую вошли исследователи из Великобритании, Бельгии, Чили, Франции и США, объединила свои наблюдения с компьютерным моделированием, чтобы понять, что случилось с системой. Впервые они смогли четко связать наблюдаемые несовпадения с теоретическим «эффектом разрыва диска», который предполагает, что конфликтующее гравитационное притяжение звезд в разных плоскостях может деформировать и разрушать протопланетные диски.

Их моделирование показало, что несоответствие орбит трех звезд может привести к тому, что диск вокруг них разбивается на отдельные кольца, что они и видят в своих наблюдениях. Наблюдаемая форма внутреннего кольца также соответствует предсказаниям численного моделирования о том, как диск будет разрываться.

Интересно, что другая команда, изучавшая ту же систему с помощью ALMA, считает, что для понимания системы необходим еще один ингредиент. «Мы думаем, что для объяснения разрыва диска необходимо присутствие планеты между кольцами», - говорит Цзяцин Би из Университета Виктории в Канаде, который руководил исследованием GW Ориона. Его команда определила три пылевых кольца в наблюдениях ALMA, причем самое внешнее кольцо было самым большим из наблюдавшихся среди планетных дисков.

Будущие наблюдения с помощью ELT и других телескопов ESO могут помочь астрономам полностью раскрыть природу GW Ориона и выявить молодые планеты, формирующиеся вокруг трех звезд.