Рідкісний планетотворний диск навколо молодої потрійної зоряної системи в сузір’ї Оріона виявився перекинутим гігантським «річковим» потоком газу завдовжки понад 1 трильйон миль (1,6 трильйона кілометрів). Відкриття, зроблене на радіохвилях за допомогою масиву ALMA в Чилі, може пояснити, чому астрономи знаходять планети з орбітами, сильно нахиленими відносно осі обертання їхніх зірок. Про це повідомляє Space Astronomy.
Незвичайна потрійна система GW Orionis
GW Orionis — це потрійна система з трьох молодих зірок, які ще не досягли головної послідовності: вони все ще формуються, стискаються і ще не запустили термоядерне згоряння водню в ядрах. Система розташована приблизно за 1300 світлових років від нас, у молекулярному кільці Lambda Orionis в сузір’ї Оріона.
Навколо всіх трьох зірок виявлено спільний диск газу й пилу, де можуть формуватися планети. Сам по собі такий диск для потрійної системи — велика рідкість. Ще дивнішим є те, що цей диск складається з трьох кілець з орбітами, нахиленими одне відносно одного.
«Попередні дослідження GW Orionis показали, що внутрішнє, середнє та зовнішнє кільця системи не вирівняні, кожне кільце нахилене під власним кутом», — пояснила в заяві Марія Галловей-Спрієцма (Maria Galloway-Sprietsma), аспірантка Університету Флориди та керівниця дослідження. Найсильніше викривленим виявилося саме зовнішнє кільце, одне з найбільших, які будь-коли бачили навколо молодих зірок.
Раніше астрономи припускали, що зовнішнє кільце турбує невидимий газовий гігант, який нібито вирізав проміжок між середнім і зовнішнім кільцем. Нові спостереження показали іншу картину.
«Палець» газу, що перекидає диск
Команда Галловей-Спрієцми виявила, що зовнішнє кільце спотворює не прихована планета, а величезний потік газу, який простягається з навколишньої молекулярної хмари до диска. Обмін кутовим моментом — тобто обертальною енергією — між цим потоком і диском викривлює зовнішнє кільце й буквально «перекидає» його.
Диск навколо GW Orionis складається з трьох кілець, що починаються на відстанях приблизно 4,1; 17,4 і 31,6 мільярда миль (6,7; 28 і 51 мільярда кілометрів, або 44, 187 і 340 астрономічних одиниць) від центру тісної потрійної системи.
Потік газу, який нахиляє зовнішнє кільце, виявили завдяки новим спостереженням ALMA. Такі газові «струмені» вважають типовим механізмом росту молодих зірок: вони доставляють додаткову масу на ще не сформовані світила.
Основу потоку становить молекулярний водень, але він невидимий на радіохвилях. Тому астрономи шукали в ньому молекули чадного газу (CO), які добре випромінюють у цьому діапазоні. Виявилося, що потік має вражаючу довжину — близько 0,2 світлового року (12 600 астрономічних одиниць, 1,9 трильйона кілометрів або 1,2 трильйона миль).
«Коли наша команда змоделювала падіння цього потоку на диск, ми з’ясували, що кут його зіткнення з диском дуже близький до нахилу зовнішнього кільця», — зазначила Галловей-Спрієцма.
За оцінками дослідників, потік уже виконав основну роботу з перекидання зовнішнього кільця. Нині його кутовий момент менший, ніж у диска, але раніше він, ймовірно, був більшим — саме це й дозволило диску стати настільки невирівняним.
Підказка до походження «дивних» екзопланет
Відкриття потоку в GW Orionis може пояснити не лише долю цього конкретного диска. У Сонячній системі всі планети обертаються навколо Сонця майже в одній площині — екліптиці, яка близька до площини сонячного екватора та напрямку його обертання. Більшість відомих екзопланет також рухаються в подібно впорядкованих площинах.
Однак астрономи вже знаходили й інші системи, де планети мають сильно нахилені або навіть ретроградні орбіти — тобто рухаються проти обертання своєї зорі. Це виглядало так, ніби якась потужна сила колись «перекинула» їхні орбіти.
Виявлений у GW Orionis гігантський потік газу може бути саме такою силою. Якщо подібні потоки є поширеними, вони здатні викривляти планетні диски ще на етапі формування, задаючи майбутнім планетам хаотичні, а не акуратно вирівняні орбіти.
«Якщо такі потоки є звичним явищем, ми можемо природно пояснити, чому планетні системи не завжди виходять дуже впорядкованими, — зазначив співавтор дослідження Джейонг Бе (Bae). — Вони можуть мати набагато більш випадкові орієнтації».
Що потрібно з’ясувати далі
Водночас команда визнає, що робити загальні висновки на основі лише одного такого об’єкта — це сміливий крок. Потрібні ширші спостереження, аби зрозуміти, наскільки явище є типовим.
«Нам потрібне систематичне обстеження молодих зірок, щоб з’ясувати, у скількох із них є подібні потоки, а в скількох — ні, — сказала Галловей-Спрієцма. — Це покаже, наскільки вони важливі для формування планетних систем».
Результати роботи опубліковано 6 серпня в журналі The Astronomical Journal.