Nowe obserwacje z wykorzystaniem instrumentu ALMA umożliwiają zrozumienie warunków, które sprzyjają formowaniu się planet lub hamują ten proces.
Dyski protoplanetarne, czyli pierwotne zbiorniki gazu i pyłu otaczające młode gwiazdy, są kolebkami planet. Jednak zarówno czynniki warunkujące przetrwanie tych dysków na tyle długo, by mogły powstać planety, jak i przyczyny ich przedwczesnego rozproszenia pozostają niejasne. Dyski okołogwiazdowe w układach podwójnych gwiazd przed ciągiem głównym stanowią idealne laboratoria do badania tych kwestii. Analizując właściwości dysków, takie jak rozmiar, struktura i nachylenie, w kontekście właściwości gwiazd, takich jak prędkość obrotowa i natężenie pola magnetycznego, naukowcy zaczynają odkrywać złożone interakcje kształtujące te środowiska. Z uwagi na powszechność układów podwójnych i wielokrotnych ich obserwacje mają szczególne znaczenie.
Pionierskie badania łączą obrazowanie milimetrowe dysków okołogwiazdowych za pomocą Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ze spektroskopią wysokorozdzielczą młodych gwiazd z wykorzystaniem teleskopu Kecka i spektrometru NIRSPEC. Koncentrując się na układach podwójnych o dobrze określonych orbitach, zespół badawczy może kontrolować parametry orbitalne i skupić się na kluczowych zależnościach między właściwościami dysków okołogwiazdowych a ich gwiazdami macierzystymi.
Dokładna analiza układu podwójnego DF Tau, quasi-bliźniaczych gwiazd o średniej separacji składników wynoszącej 14 jednostek astronomicznych na wydłużonej orbicie, ujawniła chłodny pył w dwóch dyskach okołogwiazdowych wykrytych przez ALMA. Jeden z dysków jest magnetycznie związany z gwiazdą centralną i aktywnie akreuje na nią materię. Natomiast wewnętrzna część drugiego dysku wydaje się ulegać erozji i oddzielać się od szybko obracającej się gwiazdy centralnej, co sugeruje możliwą zależność między rotacją gwiazdy, zablokowaniem magnetycznym dysku i jego wczesnym rozproszeniem. Odchylenie orbity DF Tau, dysków okołogwiazdowych i nachylenia gwiazd może wpływać na ewolucję dysku.
Natomiast inny układ podwójny, FO Tau, o separacji składników wynoszącej 22 jednostki astronomiczne na bardziej kołowej orbicie, wykazuje dyski wykryte przez ALMA, które są dobrze dopasowane do orbity układu podwójnego. Oba składniki mają umiarkowane prędkości obrotowe i wydają się być magnetycznie zablokowane w swoich dyskach. Obserwacje te ujawniają zgodne zachowanie dysków i gwiazd, dostarczając nowych informacji na temat trwałości dysków i dynamiki ich rozpraszania.
Obserwacje ALMA w wysokiej rozdzielczości kątowej wykazały skomplikowane podstruktury dysku, w tym wzory spiralne, luki i formacje pierścieniowe wokół pojedynczych gwiazd i szerokich towarzyszy podwójnych. Chociaż podstruktury dyskowe są nierozdzielone w przypadku DF Tau i FO Tau, określenie całkowitych właściwości dysków w bliskich układach podwójnych znacznie poprawia nasze zrozumienie środowisk formowania się planet.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Źródło: ALMA
Na ilustracji: Wizja artystyczna układów podwójnych DF Tau i FO Tau. Źródło: S. Dagnello, NSF/AUI/NRAO
