Zespół naukowców odkrył, że znaczna liczba gwiazd podobnych do Słońca powstaje z osią obrotu nachyloną względem dysków protoplanetarnych.
Wszystkie młode gwiazdy mają takie dyski protoplanetarne, ale niewiele wiemy o ich orientacji względem osi obrotu gwiazd macierzystych – powiedział Brendan Bowler, profesor fizyki na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Barbara, który bada powstawanie i ewolucję planet poprzez ich orbity i atmosfery oraz jest głównym autorem artykułu opublikowanego w czasopiśmie Nature. Wyjaśnił, że w oparciu o ogólne ustawienie osi obrotu naszego Słońca w jednej linii z osiami obrotu planet w Układzie Słonecznym, założono, że gwiazdy i ich dyski protoplanetarne powstają i wirują w jednej linii lub bardzo blisko niej.
Ta praca podważa te wielowiekowe założenia – powiedział Bowler.
Od czasu odkrycia egzoplanet, czyli planet krążących wokół innych gwiazd, na początku lat 90. XX wieku, różnorodność orientacji spinów gwiazd macierzystych w stosunku do orbit najbliższych im planet sprawiała astrofizykom wiele trudności.
To było spore zaskoczenie, że niektóre planety krążyły po orbitach o ekstremalnym nachyleniu względem osi obrotu gwiazdy macierzystej – powiedziała Lauren Biddle, doktorantka na Uniwersytecie Teksańskim w Austin i główna autorka artykułu. Od tego czasu podejmowano próby wyjaśnienia dynamiki, która mogła prowadzić do takiej architektury układu planetarnego.
Jedna z teorii głosi, że po uformowaniu się planet, oddziaływanie grawitacyjne z przechodzącą gwiazdą lub ewentualnie gwiazdą towarzyszącą mogłoby nachylić orbitę planety względem gwiazdy macierzystej – powiedziała Biddle. Albo być może po uformowaniu się planet, szczególnie masywna planeta na zewnętrznej krawędzi układu mogłaby oddziaływać grawitacyjnie z planetami bliższymi gwieździe. Wiodącą teorią było to, że układy planetarne i ich gwiazdy powstają w układzie wyrównanym, ale w wyniku oddziaływań trwających miliardy lat układy te mogą ulec rozregulowaniu – powiedziała. Pojawiło się jednak również pytanie, czy orbity te zostały odziedziczone po procesie formowania się planet.
Aby się tego dowiedzieć, naukowcy wykorzystali dane z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) oraz przekształconej misji Kepler Mission (K2) służącej do poszukiwania egzoplanet, aby zmierzyć nachylenie gwiazd i dysków oraz uzyskać informacje o nachyleniu gwiazda-dysk dla próbki 49 młodych, izolowanych gwiazd i ich dysków protoplanetarnych.
Wyniki ich badań? Około ⅔ gwiazd i dysków protoplanetarnych okazało się być ustawionych w jednej linii, podczas gdy ⅓ z nich była niewyrównana. Niewielka liczba niewyrównanych orientacji gwiazd i dysków protoplanetarnych sugeruje bardziej elegancki model pochodzenia nachyleń układów planetarnych: niektóre po prostu się takie rodzą.
To zmienia naszą interpretację – powiedział Bowler. Oznacza to, że nie potrzebujemy mnóstwa dynamicznych procesów i interakcji po utworzeniu się układu oraz zdarzeń powodujących rozproszenie planet. Z pewnością istnieją słońca i układy planetarne, które podlegają znaczącym interakcjom i można je wyjaśnić jedynie za pomocą złożonej dynamiki, powiedział. Dodał również, że badanie innych gwiazd i ich układów planetarnych pozwala zrozumieć kontekst naszego własnego sześciostopniowego przesunięcia między Słońcem a Układem Słonecznym.
Jeśli potraktujemy naukę jak rodzaj brzytwy Ockhama, gdzie najmniej skomplikowany model ostatecznie wygrywa, biorąc pod uwagę dane, jest to dobry przykład tego, że Słońce po prostu wpisuje się w pierwotny rozkład nachylenia gwiazd – powiedział Bowler.
Dalsze prace w tej dziedzinie mogą obejmować dokładniejsze badania nad tym, w jaki sposób gwiazdy podobne do Słońca i ich dyski protoplanetarne tworzą te nachylone orientacje na wcześniejszych etapach formowania się układów planetarnych.
Teraz wiemy, że przynajmniej ⅓ z nich jest nachylona – powiedział Bowler, ale przyczyna tego zjawiska pozostaje nieznana.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Some young suns are aligned with their planet-forming disks, others are born tilted
- One-third of Sun-like stars are born with misaligned planet-forming disks
Źródło: UC SB
Na ilustracji: Wizja artystyczna młodej gwiazdy otoczonej dyskiem protoplanetarnym, z elementami dostarczonymi przez Teleskop Hubble’a NASA
