Grupa astronomów doszła do wniosku, że tajemnicze ustawienie orbit w niektórych układach gwiazdowych nie jest spowodowane zakłóceniami z zewnątrz, lecz pochodzi z wnętrza samych układów gwiazdowych.
Powstaje tajemnica
Uważa się, że kiedy tworzy się układ gwiazdowy, wszystko jest ułożone w jednej linii: gwiazda formuje się, zapoczątkowuje syntezę jądrową, a cały pozostały gaz i pył krążą w jednej płaszczyźnie i w tym samym kierunku, w którym wiruje gwiazda. Ten teoretyczny obraz początkowo wydawał się pasować do układów planetarnych, które znaliśmy… dopóki ostatnie misje kosmiczne nie odkryły tysiące nowych planet i nie zaczęły wywracać tej teorii do góry nogami. Nagle astronomowie zaczęli odkrywać gwiazdy, których osie wirowania były przesunięte względem orbit ich planet. Ale jak doszło do takiej sytuacji? Czy moment pędu układu nie powinien rozciągać się na osie obrotu gwiazd i wszystko powinno być wyrównane? Z ostatnich odkryć egzoplanet wynika, że najwyraźniej nie!
Pytania te pozostają gorącym tematem w dziedzinie formowania się planet. Jednym z proponowanych wyjaśnień jest to, że zewnętrzna gwiazda towarzysząca może wywierać moment obrotowy na obszar formowania się gwiazd i spowodować niewłaściwe ułożenie. Zespół astronomów pod kierownictwem Marguerite Epstein-Martin (California Institute of Technology i Columbia University) uważa, że przyczyną kłopotów są siły wewnętrzne: siły działające w samym dysku.
Nieoczekiwany podejrzany
Dyski protoplanetarne są zwykle modelowane jako obiekty sztywne. Jednak ostatnie obserwacje pokazują, że ~85% dysków zawiera luki z przesunięciami pomiędzy wewnętrznym i zewnętrznym dyskiem, które wynikają z formowania się masywnych planet lub obecności gwiezdnego towarzysza. Zespół wysunął hipotezę, że w tych przypadkach niewspółosiowości dysku wewnętrznego i zewnętrznego, dysk zewnętrzny może odgrywać rolę towarzysza gwiazdowego i wpływać na dynamikę orientacji dysk wewnętrzny-gwiazda. Następnie zespół wykorzystał równania do modelowania tych układów i stwierdził, że istnieje hierarchia momentu pędu w układzie: dysk zewnętrzny ma największy moment pędu i będzie wywierał moment obrotowy na dysk wewnętrzny, który z kolei będzie wywierał moment obrotowy na gwiazdę. Jest to analogiczne do dynamiki pomiędzy gwiazdą, nieprzerwanym dyskiem i zewnętrznym towarzyszem, który powodował niewspółosiowość w poprzednich teoriach.
Identyfikacja sprawcy
Używając szeregu złożonych równań, które przedstawiają dynamikę w takich układach, zespół ustalił, że biorąc pod uwagę skalę czasową, kurczenie się gwiazdy i czas życia dysku, będzie wystarczająco dużo czasu na wystąpienie zaburzeń, które spowodują nieprawidłowe ustawienie gwiazdy względem orbit jej ewentualnych planet. Chociaż to pasuje do obserwacji, zespół zauważa, że zastosował kilka uproszczeń i założeń. Ogólnie rzecz biorąc, badania te otwierają nową drogę do poznania procesów formowania się dysków przesuniętych względem spinów gwiazdy macierzystej.
Więcej informacji:
- A New Angle on Forming Misaligned Stellar Systems
- Generating Stellar Obliquity in Systems with Broken Protoplanetary Disks
Źródło: AAS
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Wizja artystyczna gwiazdy otoczonej dyskiem protoplanetarnym. Źródło: NASA/JPL-Caltech.
