Странные орбиты планетных дисков «Татуин»

Астрономы, использующие массив Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), обнаружили поразительные орбитальные геометрии в протопланетных дисках вокруг двойных звезд. В то время как диски, вращающиеся вокруг самых компактных двойных звездных систем, имеют почти одинаковую плоскость, диски, окружающие широкие двойные системы, имеют орбитальные плоскости, которые сильно наклонены. Эти системы могут научить нас формированию планет в сложных условиях.

За последние два десятилетия были обнаружены тысячи планет, вращающихся вокруг других звезд, кроме нашего Солнца. Некоторые из этих планет вращаются вокруг двух звезд, точно так же, как дома Татуина Люка Скайуокера. Планеты рождаются в протопланетных дисках — у нас теперь есть замечательные наблюдения за этим благодаря ALMA — но большинство дисков, изученных до сих пор, вращаются вокруг одиночных звезд. Экзопланеты «Tatooine» образуются в дисках вокруг двойных звезд, так называемых циркумбинальных дисков.

Изучение мест рождения планет «Татуин» предоставляет уникальную возможность узнать о том, как планеты формируются в различных средах. Астрономы уже знают, что орбиты двойных звезд могут деформировать и наклонять диск вокруг них, что приводит к смещению кругового диска относительно плоскости орбиты его звезд. Например, в исследовании 2019 года, проведенном Грантом Кеннеди из Университета Уорика, Великобритания, ALMA обнаружил поразительный круговой диск в полярной конфигурации.

«В ходе нашего исследования мы хотели узнать больше о типичных геометриях циркумбинальных дисков», — сказал астроном Ян Чекала из Калифорнийского университета в Беркли. Чекала и его команда использовали данные ALMA для определения степени выравнивания девятнадцати протопланетных дисков вокруг двойных звезд. «Данные ALMA высокого разрешения были критически важны для изучения некоторых из самых маленьких и слабых круговых дисков, — сказал Чекала.

Астрономы сравнили данные ALMA о круговых дисках с дюжиной планет «Татуин», которые были обнаружены с помощью космического телескопа Кеплера. К их удивлению, команда обнаружила, что степень смещения двойных звезд и их околозубных дисков сильно зависит от периода обращения звезд-хозяев. Чем короче период обращения двойной звезды, тем больше вероятность того, что диск будет находиться на одной линии с ее орбитой. Однако в двоичных файлах с периодами, превышающими месяц, обычно размещаются смещенные диски.

«Мы видим четкое совпадение между маленькими дисками, вращающимися вокруг компактных двоичных файлов, и околоземными планетами, обнаруженными с миссией Кеплера», — сказал Чекала. Поскольку основная миссия Кеплера длилась 4 года, астрономы смогли обнаружить планеты вокруг двойных звезд, которые вращаются вокруг друг друга менее чем за 40 дней. И все эти планеты были выровнены с их орбитами. Неизвестная загадка заключалась в том, может ли быть много смещенных планет, которые Кеплеру будет трудно найти. «Благодаря нашему исследованию мы теперь знаем, что, скорее всего, не существует большой популяции смещенных планет, которые пропустил Кеплер, поскольку окружные диски вокруг тесных двойных звезд также обычно выровнены со своими звездными хозяевами», — добавил Чекала.

Тем не менее, основываясь на этом открытии, астрономы приходят к выводу, что смещенные планеты вокруг широких двойных звезд должны быть там, и что было бы интересно искать с другими методами обнаружения экзопланет, такими как прямое изображение и микролинзирование. (В миссии НАСА в Кеплере использовался метод транзита, который является одним из способов найти планету.)

Теперь Чекала хочет выяснить, почему существует такая сильная корреляция между дисковым (неправильным) выравниванием и орбитальным периодом двойной звезды. «Мы хотим использовать существующие и будущие объекты, такие как ALMA и Very Large Array следующего поколения, для изучения дисковых структур с исключительным уровнем точности, — сказал он, — и попытаться понять, как искривленные или наклоненные диски влияют на среду формирования планет и как это может повлиять на население планет, которые образуются в этих дисках «.

«Это исследование является отличным примером того, как новые открытия основываются на предыдущих наблюдениях», — сказал Джо Песче, сотрудник программы Национального научного фонда для NRAO и ALMA. «Распознавание тенденций в популяции дисков вокруг диска стало возможным только благодаря созданию архивных наблюдательных программ, предпринятых сообществом ALMA в предыдущих циклах».

Национальная радиоастрономическая обсерватория является учреждением Национального научного фонда, действующим в рамках соглашения о сотрудничестве от Associated Universities, Inc.

---

Источник истории:

Материалы предоставлены Национальной радиоастрономической обсерваторией . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.

---

Связанные мультимедиа :

• Связанные изображения и видео

---

Ссылка на журнал :

1. Ян Чекала, Юджин Чан, Шон М. Эндрюс, Эрик Л.Н. Дженсен, Гильермо Торрес, Дэвид Дж. Уилнер, Кейван Дж. Стассун, Брюс Макинтош. Степень выравнивания между дисками и их двоичными дисками . Астрофизический журнал , 2019; 883 (1): 22 DOI: 10,3847 / 1538-4357 / ab287b