Один из важнейших вопросов о нашей Солнечной системе таков: на что она была похожа при формировании? Мы знаем, что протосолнечная туманность породила Солнце и планеты. И мы знаем, что планеты в нашей Солнечной системе имеют немного разные наклонения орбит, вероятно, из-за некоторой интересной динамики в яслях для новорожденных. Почему это? Ответ может быть в немного странно выглядящем протопланетном диске, вращающемся вокруг новорожденной звезды TW Hydrae.
Этот звездный младенец находится на расстоянии чуть менее 200 световых лет от Земли. Астрономы, используя данные космического телескопа "Хаббл" (HST), наблюдали за массивным газопылевым диском, вращающимся вокруг этой звезды. Теперь HST обнаружила в этом нечто странное: там по крайней мере два, а возможно, и три “суб” диска. И, возможно, там формируются по меньшей мере две планеты, а возможно, и три. Взаимодействия между дисками и планетарными объектами деформируют диски и отбрасывают тени.
Система впервые привлекла внимание в 2017 году, когда астрономы увидели тень, проносящуюся по поверхности системы протопланетных дисков, окружающей звезду. По-видимому, существует внутренний и внешний диск большего размера. Тень исходила не от планеты. Вместо этого внутренний диск отбрасывает ее на внешний. Интересно, что по крайней мере одна из этих возможных планет притягивает к себе газ и пыль с диска.
Теперь, похоже, появилась дополнительная тень. Это может быть тень от другого диска внутри системы, наряду с возможными планетами. Если это так, то это дает астрономам ключ к пониманию того, как выглядела наша собственная Солнечная система более 4,5 миллиардов лет назад. Вторая тень обнаружилась в наблюдениях, полученных 6 июня 2021 года, в рамках многолетней программы, предназначенной для отслеживания теней в околозвездных дисках. Астроном Джон Дебес из Научного института космического телескопа сравнил TW диск Гидры с наблюдениями Хаббла, сделанными несколько лет назад.
“Мы обнаружили, что тень сделала что-то совершенно другое”, - сказал он. “Когда я впервые посмотрел на данные, я подумал, что что-то пошло не так в наблюдении, потому что это было не то, чего я ожидал. Сначала я был сбит с толку, и все мои сотрудники спрашивали: "что происходит?" Нам действительно пришлось почесать в затылках, и нам потребовалось некоторое время, чтобы действительно найти объяснение ”.
В объяснении используются два смещенных диска, каждый из которых отбрасывает тени. Первое наблюдение пропустило их, потому что пара находится довольно близко друг к другу. Однако за годы, прошедшие между наблюдениями, они разделились на две тени. По-видимому, два смещенных диска находятся таким образом благодаря гравитационному притяжению двух планет, находящихся в немного разных плоскостях орбит. “Мы никогда раньше не видели такого на протопланетном диске. Это делает систему намного более сложной, чем мы первоначально думали ”, - сказал Дебес.
О новорожденной звезде TW Hydrae
Эта новорожденная звезда представляет собой интересную новорожденную систему. Она называется звездой “Т Тельца”. Это потому, что она относится к классу переменных, возраст которых не превышает 10 миллионов лет. Астрономы считают ее звездой ”до главной последовательности". (Это означает, что она не начала ядерный синтез или не сформировала зону излучения). Многие из этого класса звезд находятся вблизи гигантских молекулярных облаков. Обычно это самые молодые звезды и они могут быть довольно активными.
TW Hydrae действительно хорошо подходит под эту категорию. Она составляет около 80 процентов массы Солнца и немного больше нашей звезды. Астрономы считают, что ей около 8-10 миллионов лет. Окружающая ее область протопланетного диска питает новорожденную звезду и, по-видимому, также формирует планеты. TW Hydrae - один из членов более крупной коллекции молодых звезд, названной “Ассоциацией TW Hydrae”.
Гонки планет в протопланетном диске
Дисковые структуры внутри протопланетного диска TW Hydrae могут быть связаны с действием планет, притирающих друг друга на своих орбитах. “Это предполагает, что две планеты должны быть довольно близко друг к другу”, - сказал Дебес. “Если бы один из них двигался намного быстрее другого, это было бы замечено в более ранних наблюдениях. Это как две гоночные машины, которые находятся близко друг к другу, но одна медленно обгоняет другую ”, - сказал Дебес.
Предполагаемые планеты расположены в области, примерно равной расстоянию Юпитера от нашего Солнца. И тени совершают один оборот вокруг звезды примерно каждые 15 лет. Это примерно равно периоду обращения планеты на таком расстоянии.
Эти два внутренних диска наклонены примерно на пять-семь градусов относительно плоскости внешнего диска. Это сопоставимо с диапазоном наклонений орбиты внутри нашей Солнечной системы. “Это соответствует типичной архитектуре в стиле Солнечной системы”, - сказал Дебес.
Будущие исследования
Очевидно, учитывая, насколько близко это имитирует то, что, как подозревают астрономы, произошло в нашей собственной Солнечной системе, HST и другие телескопы, такие как Atacama Large Millimeter Array, продолжат изучать систему TW Hydrae. Внешний диск, на который падают тени, может простираться довольно далеко. Некоторые ученые предполагают, что ее радиус может в несколько раз превышать радиус пояса Койпера нашей солнечной системы. Интересно, что этот больший диск, похоже, имеет зазор, вдвое превышающий среднее расстояние Плутона от Солнца. Это может свидетельствовать о наличии третьей планеты в системе.
