Początki obserwacji narodzin planet w układzie podwójnym gwiazd

Astronomowie zaobserwowali z niespotykaną dotąd szczegółowością materię pierwotną, która może dawać początek trzem układom planetarnym wokół gwiazdy podwójnej.

Rysowany model układu. Kolory czerwono-niebieskie wskazują ruch gazu.
Źródło: University of Manchester.

Łącząc trzy dekady badań, międzynarodowy zespół naukowców zaobserwował parę gwiazd krążących wokół siebie, aby ujawnić, że są one otoczone dyskami gazu i pyłu. Badania opublikowane 10 marca 2022 roku w The Astrophysical Journal pokazują, że materia znajdująca się w nowo odkrytych dyskach może być zaczątkiem nowych układów planetarnych, które w przyszłości będą krążyć wokół gwiazd podwójnych.

Korzystając z Very Large Array (VLA) oraz Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), zespół naukowców zbadał gwiazdę podwójną SVS 13, będącą wciąż w fazie embrionalnej. Praca ta dostarczyła najlepszego jak dotąd opisu formującego się układu podwójnego.

Modele formowania się planet sugerują, że planety powstają w wyniku powolnego skupiania cząsteczek lodu i pyłu w dyskach protoplanetarnych wokół formujących się gwiazd. Zazwyczaj modele te biorą pod uwagę tylko pojedyncze gwiazdy, takie jak Słońce. Jednak większość gwiazd tworzy układy podwójne, w których dwie gwiazdy krążą wokół wspólnego centrum. Bardzo niewiele wiadomo o tym, jak powstają planety wokół tych ważnych układów podwójnych, w których zasadniczą rolę odgrywa oddziaływanie grawitacyjne między dwiema gwiazdami.

Nasze wyniki ujawniły, że każda gwiazda ma wokół siebie dysk gazu i pyłu, a ponadto wokół obu gwiazd tworzy się większy dysk – mówi Ana Karla Díaz-Rodríguez, badaczka z IAA-CSIC i UK ALMA Regional Centre (UK-ARC) na Uniwersytecie w Manchesterze, która kieruje pracami.

Ten zewnętrzny dysk wykazuje spiralną strukturę, która zasila materią poszczególne dyski, a we wszystkich z nich mogą w przyszłości powstać układy planetarne. Jest to wyraźny dowód na obecność dysków wokół obu gwiazd oraz na istnienie wspólnego dysku w układzie podwójnym.

Układ podwójny SVS 14, składający się z dwóch protogwiazd o łącznej masie podobnej do masy Słońca, znajduje się stosunkowo blisko nas, w odległości 980 lat świetlnych, w obłoku molekularnym Perseusza, co pozwala na jego szczegółowe badanie. Obie gwiazdy w tym układzie znajdują się bardzo blisko siebie, a odległość między nimi jest tylko około 90 razy większa niż między Ziemią a Słońcem.

Prace te umożliwiły zbadanie składu gazu, pyłu i materii zjonizowanej w układzie. Ponadto, wokół obu protogwiazd zidentyfikowano prawie trzydzieści różnych cząsteczek, w tym trzynaście złożonych cząstek organicznych będących prekursorami życia (siedem z nich wykryto po raz pierwszy w tym układzie). Oznacza to, że gdy wokół tych dwóch słońc zaczną formować się planety, będą tam również elementy składowe życia – mówi Ana Karla Díaz-Rodríguez.

Zespół naukowców wykorzystał obserwacje SVS 13 uzyskane przez VLA w ciągu 30 lat, wraz z nowymi danymi z ALMA, i śledził ruch obu gwiazd w tym okresie, co pozwoliło na prześledzenie ich orbit, geometrii i orientacji układu, a także wielu fundamentalnych parametrów, takich jak masa protogwiazd, masa dysków i ich temperatura. Gary Fuller z Uniwersytetu w Manchesterze, współpracownik projektu, mówi: Ta praca pokazuje, że staranne, systematyczne badania młodych gwiazd mogą dostarczyć niezwykle szczegółowego obrazu ich struktury i własności.

W IAA zaczęliśmy badać ten układ dwadzieścia pięć lat temu. Byliśmy zaskoczeni, gdy odkryliśmy, że SVS 13 jest radiowym układem podwójnym, ponieważ w świetle optycznym widoczna jest tylko jedna gwiazd. Zwykle gwiezdne embriony są wykrywane drogą radiową, ale stają się widoczne dopiero pod koniec procesu protogwiazdowego. Bardzo dziwne było odkrycie pary bliźniaczych gwiazd, w której jedna z nich ewoluowała znacznie szybciej niż druga. Przeprowadziliśmy kilka eksperymentów, aby uzyskać więcej szczegółów i dowiedzieć się, czy w takim przypadku któraś z gwiazd może tworzyć planety. Teraz przekonaliśmy się, że obie gwiazdy są bardzo młode i mogą tworzyć planety – mówi Guillem Anglada, badacz z Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), który koordynuje badania SVS 13.

Układ SVS 13 wywołał wiele dyskusji w literaturze naukowej, ponieważ według niektórych badań jest on niezwykle młody, a według innych znajduje się w późniejszym stadium. To nowe badanie, prawdopodobnie najbardziej kompletne studium formującego się układu podwójnego gwiazd, nie tylko rzuca światło na naturę dwóch protogwiazd i ich otoczenia, ale także dostarcza parametrów niezbędnych do testowania symulacji numerycznych wczesnych układów podwójnych i wielokrotnych.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Czarna dziura wyrzuca gwiezdne szczątki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Astronomowie są świadkami, jak umierająca gwiazda osiąga swój koniec