Астрономы впервые наблюдали зарождение планеты у тройной звезды

Ученые, работающие на комплексе радиотелескопов ALMA, расположенном в чилийской пустыне Атакама, обнаружили смещение одного из колец в протопланетном диске тройной звездной системы GW Ориона. Это первое наблюдение возможного образования планеты у тройной звезды. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

GW Ориона — молодая звездная система с тремя звездами. Внутренние звезды GW Ori A и GW Ori B вращаются друг вокруг друга на расстоянии одной астрономической единицы. Третья звезда — GW Ori C — вращается вокруг двух своих собратьев и удалена от них на восемь астрономических единиц.

В массивном планетообразующем диске GW Ориона радиоинтерферометр ALMA обнаружил три отдельных кольца с разной ориентацией относительно оси вращения звезды на расстоянии 46, 185 и 340 астрономических единиц от центра.

Внешнее кольцо — самое большое из когда-либо наблюдавшихся в дисках, формирующих планеты. Если бы планета образовывалась в промежутке между внутренним и внешним кольцом, она была бы расположена невероятно далеко от звезд. Для сравнения, Нептун находится всего в 30 астрономических единиц от Солнца. Внутреннее кольцо очень сильно смещено относительно внешних колец и трех звезд.

Впервые смещение внутреннего кольца GW Ориона ALMA наблюдал в 2017 году. Над его объяснением работали две группы исследователей: одни предположили, что диск был разорван гравитационным притяжением звезд, другие — что смещение связано с зарождением новой планеты.

"Мы были удивлены, увидев сильное смещение внутреннего кольца, — приводятся в пресс-релизе Национальной радиоастрономической обсерватории США (NRAO) слова руководителя одной из групп Цзяцин Би (Jiaqing Bi) из Университета Виктории в Канаде. — Но странное искривление диска подтверждается искривленным рисунком его газа, который зафиксировал ALMA".

Большинство звезд, похожих на Солнце, рождаются с компаньонами. В отличие от планет Солнечной системе, которые все вращаются в одной плоскости, планеты мультизвездных систем часто имеют искривленные орбиты, не совпадающие с орбитами их звезд. Таким образом, изучение смещенных дисков вокруг нескольких звезд помогает ученым понять, как формируются эти планеты.

Обе команды выполнили компьютерное моделирование, чтобы выяснить, что могло вызвать смещение внутреннего кольца относительно остальной части диска и звезд.

Одна группа астрономов, возглавляемая Стефаном Краусом (Stefan Kraus) из Университета Эксетера в Великобритании, обнаружила теплый газ на внутреннем крае смещенного кольца и рассеянный свет от деформированной поверхности диска, что, по их мнению, свидетельствует о гравитационном разрыве диска.

"На наших изображениях мы видим тень внутреннего кольца на внешнем диске. В то же время ALMA позволила нам измерить точную форму кольца, отбрасывающего тень. Объединение этой информации позволяет нам получить трехмерную ориентацию смещенного кольца и искривленной поверхности диска", — говорит Краус.

Используя телескопы, работающие на инфракрасных длинах волн, авторы также нанесли на карту орбиты трех звезд за 11 лет, охватывающие полный орбитальный период. Они обнаружили, что все три звезды не вращаются в одной и той же плоскости, а смещены друг относительно друга и относительно диска.

Краус и его коллеги связывают наблюдаемые несовпадения с "эффектом разрыва диска" — они предполагают, что что гравитационное притяжение звезд в разных плоскостях может деформировать диски. Их моделирование показало, что несовпадение орбит трех звезд может привести к тому, что диск вокруг них разбивается на отдельные кольца.

Представление художника о том, как выглядит планетная система TRAPPIST-1 - РИА Новости, 1920, 31.07.2020

"Наше моделирование показывает, что гравитационное притяжение только тройных звезд не может объяснить наблюдаемое несовпадение. Мы думаем, что необходимо наличие планеты между этими кольцами, чтобы объяснить, почему диск был разорван", — отмечает участник группы Нинке ван дер Марель (Nienke van der Marel) из Университета Виктории.

"Внутреннее кольцо содержит достаточно пыли, чтобы построить тридцать планет, таких как Земля", — соглашается с этим доводом Краус.

Если будущие исследования обнаружат эту экзотическую планету, независимо от того, существует она уже или все еще формируется, это будет первая из когда-либо наблюдаемых планет, вращающаяся вокруг трех звезд сразу.