Astronomowie zaobserwowali z niespotykaną dotąd szczegółowością materię pierwotną, która może dawać początek trzem układom planetarnym wokół gwiazdy podwójnej.
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:
University of Manchester
Na ilustracji: Rysowany model układu. Kolory czerwono-niebieskie wskazują ruch gazu. Źródło: University of Manchester.