Przejdź do treści

Naukowcy obserwują ewolucję odległego układu gwiezdnego

img

Układ podwójny DS Tuc, którego wiek stanowi zaledwie 1% wieku Słońca, pokazuje nam, jak planeta może się kształtować, zanim jej orbita zostanie zakłócona przez siły zewnętrzne. 

Młoda planeta, oddalona o 150 lat świetlnych od nas, dała astronomom rzadką szansę zbadania tworzącego się układu planetarnego.

Odkrycie to sugeruje, że DS Tuc Ab – która krąży wokół gwiazdy w układzie podwójnym – uformowała się bez mocnego wpływu siły grawitacji drugiej gwiazdy.

Astronomowie spodziewali się, że przyciąganie drugiej gwiazdy spowoduje nachylenie się rotującego dysku protoplanetarnego otaczającego kiedyś gwiazdę główną, co zaburzy orbitę planety.

Naukowcy odkryli, że planeta powstała w wyniku stosunkowo spokojnych procesów, co oznacza, że planety podobne do Ziemi mogą przetrwać w takich układach podwójnych.

Zespół odkrył, że planeta DS Tuc Ab krąży wokół swojej gwiazdy we względnej płaskiej płaszczyźnie, pod kątem ok. 12o od osi obrotu gwiazdy. To małe nachylenie sugeruje, że przyciąganie pochodzące od gwiazdy towarzyszącej nie pochyliło znacząco orbity dysku protoplanetarnego, w którym utworzyła się DS Tuc Ab.

Tak małe nachylenie osi orbity DS Tuc Ab jest niezwykłe. Większość podobnych planet krąży wokół swoich gwiazd pod przypadkowymi kątami, nawet dochodzącymi do 90o.

Układ DS Tuc jest pierwszym dowodem na to, że kąt nachylenia orbity nie jest definiowany na wczesnym etapie życia gwiazdy. Są to efekty, które wydarzają się dopiero później.

Liczący 40 mln lat gazowy olbrzym DS Tuc Ab jest uważany za „nastolatka” w latach planetarnych. Znamy mniej niż 10 planet, które są aż tak młode. Jej wiek jest wyjątkową okazją dla astronomów na zbadanie rozwijającego się układu, zanim wmieszają się do niego czynniki zewnętrzne.

DS Tuc Ab jest gazową planetą rozmiarów Neptuna, która krąży wokół swojej gwiazdy blisko i szybko – rok na niej trwa 8,1 dnia. Tego typu planety znane są jako „gorące Neptuny”, ze względu na ich duże prędkości i bliskość gwiazdy.

Gorące Neptuny nie przypominają niczego, co mamy w Układzie Słonecznym. Nawet najmniejsza i najbliższa Słońcu planeta, Merkury, okrąża je w czasie 100 dni. Nasza najbliższa gazowa planeta, Jowisz, okrąża Słońce w czasie 4300 dni.

Gazowe olbrzymy raczej nie powstają blisko swoich gwiazd. Z tego co obecnie wiemy, formują się one dalej i z czasem siła powoduje, że zbliżają się do swoich gwiazd. Naukowcy chcą wiedzieć, czym ta siła jest.

Istnieją dwie teorie mówiące o tym, jak to się dzieje, że gorące Neptuny znajdują się tak blisko swoich gwiazd macierzystych. Jedna z nich jest taka, że siła zewnętrzna – potencjalnie kolizja wielu pobliskich ciał – „wykopuje” je bliżej, gdzie kołyszą się i ostatecznie osiadają na nowych orbitach. Druga jest taka, że płynne procesy w dysku protoplanetarnym wytwarzają siłę, która stopniowo przyciąga planetę coraz bliżej gwiazdy.

Testowanie nachylenia orbity może pomóc naukowcom odkryć, która siła tutaj zadziałała. Przyjmuje się, że planety o niskim nachyleniu orbity powstają w wyniku gładkich procesów dyskowych, podczas gdy bardziej dramatyczne procesy doprowadzą do przypadkowych lub dużych nachyleń.

Jednak astrofizyków zaintrygowała ostatnio sugestia, że luźne układy podwójne mogą nachylać orbity młodych planet.

Przez miliardy lat interakcje planeta-planeta i gwiazda-planeta mogą doprowadzić do rozpraszania, przyspieszania, migrowania i zakłócania orbit, czyniąc to, co widzimy dzisiaj zupełnie innym niż było w momencie utworzenia się.

Tworzenie się planet trwa od 10 do 100 mln lat, ale większość planet widocznych z Ziemi jest znacznie starsza. Układ DS Tuc ma 45 mln lat – tylko 1% wieku Słońca.

DS Tuc Ab jest w interesującym wieku. Dysk protoplanetarny się rozproszył i możemy zobaczyć planetę, ale jest ona wciąż zbyt młoda, aby orbity innych odległych gwiazd mogły manipulować jej ścieżką.

Daje to astronomom szansę zrozumienia dynamiki formowania się planet w sposób, jakiego nie da gwiazda licząca 5 mld lat. 

DS Tuc Ab jest widoczna tylko z półkuli południowej. Została odkryta w ubiegłym roku w ramach misji TESS.

Zespół stara się znaleźć i scharakteryzować więcej planet wokół młodych gwiazd. Mają nadzieję zbadać, w jaki sposób aktywność gwiazdowa, taka jak rozbłyski gwiazdowe i plamy, mogą wpływać na wykrywanie planet oraz jej zdatność do zamieszkania.

Więcej:
Scientists seize rare chance to watch faraway star system evolve

The Young Planet DS Tuc Ab Has a Low Obliquity

Źródło: UNSW Sydney