W układzie podwójnym odkryto "linię życia" wspomagającą powstawanie planet

Artystyczna wizja układu podwójnego GG Tauri-A
Artystyczna wizja układu podwójnego GG Tauri-A.
ESO/L. Calçada

Po raz pierwszy naukowcy korzystający z ALMA wykryli strumień gazu poruszający się od masywnego zewnętrznego dysku w stronę wewnętrznych części układu podwójnego gwiazd. Takiej struktury nigdy wcześniej nie obserwowano. Może być odpowiedzialna za utrzymywanie drugiego, mniejszego dysku materii formującej planety, która w przeciwnym wypadku zaniknęłaby dawno temu. Połowa gwiazd podobnych do Słońca powstaje w układach podwójnych, co oznacza, że wyniki badań będą mieć spore konsekwencje dla poszukiwania egzoplanet. Rezultaty opublikowano 30 października 2014 r. w czasopiśmie „Nature”.

Grupa badawcza, którą kierowała Anne Dutrey z Laboratory of Astrophysics of Bordeaux, France i CNRS, skorzystała z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) w celu obserwacji rozmieszczenia gazu i pyłu w wielokrotnym układzie gwiazd GG Tau-A [1]. Obiekt ten ma zaledwie kilka milionów lat i znajduje się około 450 lat świetlnych od Ziemi w konstelacji Byka.

Tak jak “koło w kole”, GG Tau-A zawiera wielki, zewnętrzny dysk otaczający cały system oraz wewnętrzny dysk wokół głównej gwiazdy. Dysk wewnętrzny ma masę prawie odpowiadającą masie Jowisza. Jego obecność stanowi intrygującą zagadkę dla astronomów, ponieważ dysk traci materię na rzecz gwiazdy centralnej w tempie, które powinno spowodować zaniknięcie dysku już dawno temu.

Obserwując wspomniane struktury za pomocą ALMA, zespół dokonał ciekawego odkrycia zgrupowań gazu w rejonie pomiędzy obydwoma dyskami. Nowe obserwacje sugerują, że materia jest transferowana z dysku zewnętrznego  do wewnętrznego, tworząc „linię życia” pomiędzy oboma strukturami [2].

„Materia przepływająca przez pusty obszar była przewidziana przez symulacje komputerowe, ale nigdy wcześniej jej sfotografowano. Wykrycie tych zagęszczeń wskazuje, że materia porusza się pomiędzy dyskami, umożliwiając jednemu zasilanie drugiego” wyjaśnia Dutrey. „Nasze obserwacje pokazują, że materia z dysku zewnętrznego jest w stanie przez długi czas podtrzymywać dysk wewnętrzny. Ma to istotne konsekwencje dla potencjalnego powstawania planet.”

Planety rodzą się z materii pozostałej po narodzinach gwiazd. Jest to proces powolny, co oznacza że odpowiedni czas istnienia dysk jest koniecznym warunkiem do powstawania planet. Jeżeli zaobserwowane przez ALMA procesy zasilania wewnętrznego dysku zachodzą także w innych układach wielokrotnych gwiazd, będzie to oznaczać olbrzymią liczbę nowych potencjalnych miejsc do przyszłych poszukiwań planet pozasłonecznych (egzoplanet).

Pierwsza faza poszukiwań egzoplanet była nakierowana na pojedyncze gwiazdy, takie jak Slońce [3]. Później pokazano, że spora część olbrzymich planet znajduje się w układach podwójnych gwiazd. Teraz naukowcy rozpoczęli jeszcze dokładniejsze poszukiwania i sprawdzają możliwość istnienia planet krążących wokół gwiazd w układach wielokrotnych. Najnowsze odkrycie wspiera hipotezę istnienia takich planet, dając łowcom planet nowe tereny łowieckie.

Emmanuel Di Folco, współautor publikacji podsumowuje: „Prawie połowa gwiazd podobnych do Słońca narodziła się w układach podwójnych. Oznacza to, że znaleźliśmy mechanizm umożliwiający powstawanie planet, który pasuje do znacznej liczby gwiazd w Drodze Mlecznej. Nasze obserwacje są dużym krokiem naprzód w prawdziwym zrozumieniu powstawania planet.”

Uwagi

[1] GG Tau-A jest składnikiem wielokrotnego systemu gwiazd o nazwie GG Tauri. Najnowsze obserwacje GG Tau-A za pomocą VLTI wskazują, że jedna z gwiazd – GG Tau Ab, ta która nie jest otoczona dyskiem – sama jest z kolei bliskim układem podwójnym zawierającym GG Tau-Ab1 oraz GG Tau-Ab2. Oznacza to istnienie aż pięciu składników systemu GG Tau.

[2] Wcześniejsze rezultaty z ALMA pokazały istnienie innej pojedynczej gwiazdy z materią poruszającą się z dysku zewnętrznego do środka układu.

[3] Ponieważ orbity w układzie podwójnym gwiazd są bardziej skomplikowane i mniej stabilne, uważa się, iż powstawanie planet w takich systemach stanowi większe wyzwanie niż w przypadku gwiazd pojedynczych.

Więcej informacji

Wyniki badań zostały opisane w artykule pt. “Planet formation in the young, low-mass multiple stellar system GG Tau-A” by A. Dutrey et al., który ukaże się w czasopiśmie Nature.

Skład zespołu badawczego: Anne Dutrey (University Bordeaux/CNRS, Francja), Emmanuel Di Folco (University Bordeaux/CNRS), Stephane Guilloteau (University Bordeaux/CNRS), Yann Boehler (University of Mexico, Michoacan, Meksyk), Jeff Bary (Colgate University, Hamilton, USA), Tracy Beck (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), Hervé Beust (IPAG, Grenoble, Francja), Edwige Chapillon (University Bordeaux/IRAM, Francja), Fredéric Gueth (IRAM, Saint Martin d’Hères, Francja), Jean-Marc Huré (University Bordeaux/CNRS), Arnaud Pierens (University Bordeaux/CNRS), Vincent Piétu (IRAM), Michal Simon (Stony Brook University, USA) oraz Ya-Wen Tang (Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, Taipei, Tajwan).

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1639