"Хаббл" следит за теневой игрой вокруг диска, формирующего планеты

Молодая звезда TW Hydrae играет в "кукольный театр" с учеными, наблюдающими ее через космический телескоп NASA "Хаббл".

В 2017 году астрономы сообщили о теневом проходе по лицу огромного плоского диска из газа и пыли, окружающего красного карлика. Тень не вызвана планетой, а образуется внутренним диском, слегка наклоненным по отношению к намного большему внешнему диску, и вызывает теневой эффект. Одно из объяснений заключается в том, что гравитация невидимой планеты тянет пыль и газ в ее наклоненную орбиту.

Концепция этого художника основана на изображениях газовых и пылевых дисков вокруг молодой звезды TW Hydrae, сделанных космическим телескопом Хаббл. На фотографиях, сделанных космическим телескопом Хаббла, видны тени, скользящие по дискам, окружающим систему. Интерпретация заключается в том, что эти тени исходят от слегка наклоненных внутренних дисков, которые блокируют попадание звездного света на внешний диск и, следовательно, отбрасывают тень. Диски слегка наклонены друг к другу из-за гравитационного притяжения невидимых планет, деформирующих структуру диска. Авторы и права: Работа: НАСА, AURA/STScI для ЕКА, Лия Хустак (STScI)

Теперь в архивах Hubble's MAST за несколько лет до наблюдений появилась вторая тень, играющая в прятки. Возможно, это вызвано наличием еще одного диска, спрятанного внутри системы. Вероятно, два диска свидетельствуют о строительстве пары планет.

TW Hydrae моложе 10 миллионов лет и находится примерно в 200 световых годах от нас. В юности наша Солнечная система могла напоминать систему TW Hydrae около 4,6 миллиардов лет назад. Так как система TW Hydrae наклонена практически к нам лицом, она является оптимальной целью для получения близкого обзора планетарного строительного участка.

Вторую тень обнаружили в наблюдениях, полученных 6 июня 2021 года, в рамках многолетней программы, направленной на отслеживание теней вокруг звездных дисков. Джон Дебес из AURA/STScI для Европейского космического агентства в НИИ космического телескопа в Балтиморе (штат Мэриленд) сравнил диск TW Hydrae с наблюдениями, сделанными несколько лет назад на "Хаббл".

"Мы обнаружили, что тень сделала нечто совершенно иное", - сказал Дебес, главный исследователь и ведущий автор статьи, опубликованной в журнале "Астрофизический журнал". "Когда я первый раз посмотрел на данные, я подумал, что что-то пошло не так с наблюдением, потому что это не было то, что я ожидал. Я сначала был озадачен, а все мои коллеги задавались вопросом: что происходит? Мы действительно должны были почесать голову и потратить некоторое время, чтобы найти объяснение".

Лучшим решением, на которое пришла команда, является то, что существуют два несоосных диска, создающих тени. Они были так близки друг к другу в более раннем наблюдении, что их не заметили. Со временем они разделились и расщепились на две тени. "Мы никогда раньше не видели этого на протопланетарном диске. Это делает систему гораздо более сложной, чем мы изначально думали", - сказал Дебес.

Простейшее объяснение заключается в том, что диски, вероятно, вызваны гравитационным воздействием двух планет в слегка разных орбитальных плоскостях. Хаббл составляет целостное представление об архитектуре системы.

На сравнительных изображениях, сделанных космическим телескопом Хаббла с разницей в несколько лет, видны две жуткие тени, движущиеся против часовой стрелки по газопылевому диску, окружающему молодую звезду TW Hydrae. Диски наклонены лицом к Земле и поэтому дают астрономам возможность увидеть с высоты птичьего полета то, что происходит вокруг звезды. На левом снимке, сделанном в 2016 году, видна только одна тень [A] в положении 11:00. Эта тень отбрасывается внутренним диском, который слегка наклонен к внешнему диску и поэтому блокирует звездный свет. На изображении слева показана вторая тень, возникшая из еще одного вложенного диска [C] в положении 7:00, как это было сфотографировано в 2021 году. Исходный внутренний диск отмечен [B] на этом более позднем изображении. Тени вращаются вокруг звезды с разной скоростью, как стрелки часов. Они являются свидетельством существования двух невидимых планет, которые притянули пыль на свои орбиты. Это делает их слегка наклоненными друг к другу. Это фотография в видимом свете, сделанная с помощью спектрографа космического телескопа. Добавлен искусственный цвет для улучшения деталей. Авторы и права: НАСА, ЕКА, STScI и Джон Дебес (AURA/STScI для ЕКА); Обработка изображений: Джозеф Де Паскуале (STScI)

"Мы выяснили, что тень совершила нечто совершенно иное", - сказал Дебес, главный исследователь и главный автор статьи, опубликованной в The Astrophysical Journal. "Когда я впервые посмотрел на данные, я подумал, что что-то пошло не так с наблюдением, потому что это не было тем, что я ожидал. Сначала я был озадачен, и все мои коллеги были как: что происходит? Мы действительно должны были над этим подумать, и нам потребовалось некоторое время, чтобы выяснить объяснение".

Лучшим решением, которое пришла наша команда, является то, что два несоосных диска проецируют тени. Они были настолько близко друг к другу на ранних наблюдениях, что их пропустили. Со временем они разделились и разделились на две тени. "Мы никогда раньше не видели такого на протопланетном диске. Это делает систему намного более сложной, чем мы изначально думали", - сказал он.

Простейшим объяснением является то, что несоосные диски, вероятно, вызваны гравитационным притяжением двух планет в слегка разных орбитальных плоскостях. Hubble собирает целостное представление об архитектуре системы.

Диски могут быть прокси-моделями планет, которые настигают друг друга, кружась вокруг звезды. Это похоже на вращение двух виниловых грампластинок с немного разными скоростями. Иногда метки совпадают, но потом одна опережает другую.

"Это свидетельствует о том, что две планеты должны быть достаточно близко друг к другу. Если бы одна двигалась намного быстрее другой, это было бы замечено на более ранних наблюдениях. Это похоже на две гоночные машины, которые близки друг к другу, но одна медленно опережает и обгоняет другую", - сказал Дебес.

Оригинал статьи НАСА