Сеть ALMA, партнером которой является ESO, и инструмент SPHERE на VLT ESO получили изображения GW Orionis, тройной системы с необычной внутренней областью.
Новые наблюдения показали, что этот объект имеет изогнутый протопланетный диск и выступающее кольцо. В частности, изображение из СФЕРЫ (правая панель) позволило астрономам впервые увидеть тень, отбрасываемую кольцом на остальную часть диска. Это помогло установить трехмерную форму кольца и всего диска. На левой панели показано художественное видение внутренней части диска, включая кольцо. Чертеж основан на трехмерной форме, восстановленной исследовательской группой.
Группа ученых нашла первое прямое свидетельство того, что группы звезд могут разорвать свой протопланетный диск на части, оставив его в искаженной форме и с наклонными кольцами.
Новое исследование предполагает, что экзотические планеты, в отличие от Татуина из «Звездных войн», могут образовывать наклонные кольца в изогнутые диски вокруг нескольких звезд. Результаты были получены в результате наблюдений на очень большом телескопе ESO (VLT) и на большой решетке миллиметрового / субмиллиметрового диапазона (ALMA) в Атакаме.
Сеть ALMA, партнером которой является ESO, и инструмент SPHERE на VLT ESO получили изображения GW Orionis, тройной системы с необычной внутренней областью. В отличие от плоских протопланетных дисков, которые мы наблюдаем вокруг многих звезд, GW Orionis имеет изогнутый диск, деформированный движением трех звезд в его центре. Изображение ALMA (слева) показывает кольцевую структуру диска, причем самое внутреннее кольцо отделено от остальной части диска. Наблюдения за СФЕРОЙ (справа) позволили астрономам впервые увидеть тень, отбрасываемую самым внутренним кольцом на остальную часть диска, восстановив изогнутую форму диска.
Наша Солнечная система чрезвычайно плоская, все планеты вращаются практически в одной плоскости. Но это не всегда так, особенно в случае планетарных дисков (известных как протопланетные диски) вокруг нескольких звезд, таких как объект, изучаемый в новом исследовании: GW Orionis. Расположенная на расстоянии чуть более 1300 световых лет в направлении созвездия Ориона, эта система состоит из трех звезд и деформированного разорванного диска вокруг них.
«Наши изображения показывают крайний случай, когда диск совсем не плоский, а изогнутый и имеет неравномерно расположенное кольцо, которое отделилось от диска», - говорит Стефан Краус, профессор астрофизики в Университете Эксетера в Великобритании, который руководил исследованием .
Выступающее кольцо находится на внутренней стороне диска, рядом с тремя звездами.
В отличие от плоских протопланетных дисков, которые мы наблюдаем вокруг многих звезд, GW Orionis имеет изогнутый диск, деформированный движением трех звезд в его центре. На этом составном изображении показаны наблюдения за диском как с ALMA, так и со SPHERE.
Изображение ALMA показывает кольцевую структуру диска, при этом самое внутреннее кольцо (часть которого видна как продольная точка в самом центре изображения) отделено от остальной части диска. Наблюдения SPHERE позволили астрономам впервые увидеть тень, отбрасываемую внутренним кольцом на остальную часть диска, восстановив изогнутую форму диска.
Новое исследование также показало, что внутреннее кольцо содержит пыль размером до 30 масс Земли, чего должно быть достаточно для образования планет.
«Возможные планеты, образованные в этом кольце, ориентированном по-разному, будут вращаться вокруг звезды по сильно наклоненным орбитам. Мы прогнозируем, что многие планеты на сильно разнесенных наклонных орбитах будут обнаружены в будущем путем визуализации наблюдений, например, с помощью ELT " - объясняет член команды Александр Креплин из Университета Эксетера, имея в виду сверхбольшой телескоп (ELT), который строит ESO и который планируется запустить в конце этого десятилетия.
Поскольку более половины звезд на небе родились с одним или несколькими спутниками, это открывает интересные перспективы: может существовать неизвестная популяция экзопланет, вращающихся вокруг своих звезд по сильно наклонным и удаленным орбитам.
Сделать такие выводы стало возможным благодаря наблюдениям GW Orionis, проводимым в течение 11 лет. Начиная с 2008 года, команда использовала инструмент AMBER, а затем инструмент GRAVITY на чилийском интерферометре VLT ESO , который объединяет свет от различных телескопов VLT. Ученые изучили гравитационный танец трех звезд в этой системе и нанесли на карту их орбиты.
«Мы обнаружили, что три звезды не вращаются по орбите в одной и той же плоскости, но их орбиты наклонены относительно друг друга и относительно диска», - говорит Элисон Янг из университетов Эксетера и Лестера и часть исследовательской группы.
Ученые также наблюдали систему с помощью инструмента SPHERE на телескопе VLT и с помощью ALMA, партнером которой является ESO. В результате они смогли получить изображение внутреннего кольца и подтвердить его исходное положение. Благодаря SPHERE также впервые появилась возможность увидеть тень, которую кольцо отбрасывает на остальную часть диска. Это помогло установить трехмерную форму кольца и всего диска.
Международная группа, в которую вошли ученые из Великобритании, Бельгии, Чили, Франции и США, затем объединила свои исчерпывающие наблюдения с компьютерным моделированием, чтобы понять, что случилось с системой. Впервые они смогли четко связать наблюдаемое положение выброса с теоретическим «эффектом разрыва диска», предполагая, что конфликтующее гравитационное притяжение звезд в разных плоскостях может изгибать и разрывать их диски.
На карте показано расположение тройной системы GW Orionis в созвездии Ориона. Включено большинство звезд, видимых невооруженным глазом в хороших условиях. Положение GW Orionis показано красным кружком.
Моделирование показало, что несовпадение орбит трех звезд может привести к тому, что диск вокруг них разорвется на отдельные кольца, что и было замечено во время наблюдений. Наблюдаемая форма внутреннего кольца также соответствует предсказаниям численного моделирования того, как диск должен быть разорван.
Интересно, что другая исследовательская группа, проанализировавшая ту же систему с помощью ALMA, считает, что для понимания системы необходим другой компонент.
«Мы считаем, что существование планеты между кольцами необходимо для объяснения того, почему диск разорвался», - говорит Цзяцин Би из Университета Виктории в Канаде, который руководил исследованием GW Orionis.
Его команда идентифицировала три пылевых кольца из наблюдений ALMA, причем самое внешнее кольцо было самым большим протопланетным диском, который когда-либо наблюдался.
Будущие наблюдения с помощью ELT и других телескопов могут помочь астрономам полностью раскрыть природу GW Ориона и выявить молодые планеты, образующиеся вокруг трех звезд системы.