Nová pozorování zachycují protoplanetární disk rozervaný trojhvězdou

Naše Sluneční soustava je pozoruhodně plochá, všechny její planety obíhají kolem Slunce prakticky v jedné rovině. Ale nemusí tomu tak být vždy. Obzvlášť v případě disků s probíhajícími procesy formování planet nacházejících se u vícenásobných hvězdných systémů, jakým je například ten v nedávno zkoumaném systému GW Orionis. Tato soustava leží ve vzdálenosti asi 1300 světelných let od nás a na obloze se nachází v souhvězdí Orion, je tvořena trojicí hvězd, kterou obklopuje deformovaný, roztrhaný disk.

„Naše záběry odhalily extrémní případ, kde disk není vůbec plochý, ale je pokroucený a obsahuje skloněný prstenec hmoty, který se od něj oddělil,“ říká Stefan Kraus, profesor astrofyziky (University of Exeter, UK) a vedoucí výzkumu, jehož výsledky byly publikovány ve vědeckém časopise Science.     

Provedená pozorování rovněž odhalila, že vnitřní prstenec obsahuje prach o hmotnosti asi 30 Zemí, kterého by mohlo být dost na to, aby se zde zformovaly planety. „Planety případně vzniklé v tomto prstenci budou obíhat kolem hvězdy po drahách s výrazným sklonem. Předpokládáme, že mnoho planet na značně skloněných a vzdálených drahách bude v budoucnosti objeveno například pomocí teleskopu ELT,“ říká člen týmu Alexander Kreplin (University of Exeter). Zmíněný dalekohled ESO/ELT (Extremely Large Telescope) by měl zahájit vědecká pozorování na konci tohoto desetiletí. Jelikož větší polovina hvězd v Galaxii se zrodila spolu s jedním či dvěma souputníky, vyvstává vzrušující možnost, že by mohla existovat zcela neznámá populace exoplanet, které obíhají své hvězdy na výrazně skloněných a značně vzdálených drahách.    

Aby vědci mohli učinit tyto závěry, pozoroval tým soustavu GW Orionis více než jedenáct let. Od roku 2008 využívali přístroje AMBER a GRAVITY na interferometru VLTI v Chile, který kombinuje světlo z různých dalekohledů systému VLT, ke zkoumání gravitačního ‚tance‘ trojice hvězd tohoto systému a mapování jejich drah. „Zjistili jsme, že tyto tři hvězdy neobíhají v jedné rovině, ale jejich dráhy jsou skloněny vůči sobě i vzhledem k disku,“ říká členka týmu Alison Young (Universitiy of Exeter, Universitiy of Leicester).  

Vědci tento hvězdný systém pozorovali rovněž pomocí přístroje SPHERE na dalekohledu VLT a radioteleskopem ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), jehož evropským partnerem je ESO. Díky němu se jim poprvé podařilo spatřit stín, který prstenec vrhá na zbylou část disku, a odhalit tak vzájemné prostorové uspořádání.  

Mezinárodní tým vědců ze Spojeného království, Belgie, Chile, Francie a Spojených států následně zkombinoval svá rozsáhlá pozorování s počítačovou simulací, aby pochopil, co se v systému odehrálo. Astronomové byli poprvé schopni propojit pozorované odchylky s teoretickým ‚efektem rozervání disku‘ (disc-tearing effect), který předpovídá, že soupeřící gravitační síly hvězd v různých rovinách mohou pokřivit a rozrušit jejich disky.    

Simulace ukázaly, že rozdílné sklony oběžných drah těchto tří hvězd by skutečně mohly způsobit, že se disk, který je obklopuje, rozpadne na jednotlivé prstence. A přesně to bylo i pozorováno. Také tvar vnitřního prstence souhlasí s předpovědí numerických simulací rozpadu disku.      

Je zajímavé, že jiný vědecký tým, který zkoumal stejný systém rovněž pomocí radioteleskopu ALMA, se domnívá, že ke správnému pochopení celé soustavy je potřeba ještě jedna ingredience. „Myslíme si, že abychom správně vysvětlili, proč se disk rozpadl, je potřeba, aby se mezi těmito prstenci nacházela planeta,“ říká Jiaqing Bi (University of Victoria, Kanada), který vedl výzkum hvězdy GW Orionis, jehož výsledky byly publikovány ve vědeckém časopise Astrophysical Journal Letters letos v květnu. Jeho týmu se v pozorováních získaných pomocí ALMA podařilo identifikovat trojici prachových prstenců, přičemž vnější prstenec je největším, jaký byl dosud pozorován v discích s probíhající tvorbou planet.   

Budoucí pozorování pomocí dalekohledu ESO/ELT a dalších teleskopů by mohla astronomům pomoci zcela odhalit povahu systému GW Orionis a objevit mladé planety tvořící se kolem této hvězdné trojice.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “A triple star system with a misaligned and warped circumstellar disk shaped by disk tearing”, který byl publikován ve vědeckém časopise Science (doi: 10.1126/science.aba4633).

Složení týmu: Stefan Kraus (University of Exeter, School of Physics & Astronomy, UK [Exeter]) Alexander Kreplin (Exeter), Alison K. Young (Exeter a School of Physics and Astronomy, University of Leicester, UK), Matthew R. Bate (Exeter), John D. Monnier (University of Michigan, USA [Michigan]), Tim J. Harries (Exeter), Henning Avenhaus (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Německo), Jacques Kluska (Exeter a Instituut voor Sterrenkunde, KU Leuven, Belgie [KU Leuven]), Anna S. E. Laws (Exeter), Evan A. Rich (Michigan), Matthew Willson (Exeter a Georgia State University, USA), Alicia N. Aarnio (University of North Carolina Greensboro, USA), Fred C. Adams (Michigan), Sean M. Andrews (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA [CfA]), Narsireddy Anugu (Exeter, Michigan a Steward Observatory, University of Arizona, USA), Jaehan Bae (Michigan a Carnegie Institution for Science, Washington, USA), Theo ten Brummelaar (The CHARA Array of Georgia State University, California, USA), Nuria Calvet (Michigan), Michel Cure (Instituto de Fisica y Astronomia, Universidad de Valparaiso, Chile), Claire L. Davies (Exeter), Jacob Ennis (Michigan), Catherine Espaillat (Michigan a Boston University, USA), Tyler Gardner (Michigan), Lee Hartmann (Michigan), Sasha Hinkley (Exeter), Aaron Labdon (Exeter), Cyprien Lanthermann (KU Leuven), Jean-Baptiste LeBouquin (Michigan a Universite Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Francie), Gail H. Schaefer (CHARA), Benjamin R. Setterholm (Michigan), David Wilner (CfA) a Zhaohuan Zhu (University of Nevada, USA).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnější pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 16 členských států – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojici strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal pracují dalekohledy systému VLT (Velmi velký dalekohled) schopné fungovat společně jako interferometr VLTI a dva přehlídkové teleskopy – VISTA pro infračervenou a VST pro viditelnou oblast spektra. Na Observatoři Paranal bude umístěn a provozován také největší a nejcitlivější teleskop pro sledování záření gama – Cherenkov Telescope Array South. ESO je také významným partnerem zařízení umístěných na planině Chajnantor – APEX a ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“.

Astronomická observatoř ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je mezinárodním partnerským projektem organizací ESO, NSF (US National Science Foundation) a NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je za členské státy financována ESO, NSF ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a NSC (National Science Council of Taiwan) a NINS ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu a KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute) v Koreji. Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze strany Severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, plánování a provoz teleskopu ALMA.

Odkazy

• vědecký článek
• interaktivní 3D model struktury disku a oběžných drah hvězd v trojhvězdném systému GW Orionis získaný na základě pozorování (pro spráné zobrazení interaktivních prvků je potřeba použít Acrobat Reader)
• reprezentace trojhvězdného systému GW Orionis pro rozšířenou realitu (via National Radio Astronomy Observatory)
• snímky dalekohledu VLT
• snímky teleskopu ALMA
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Soňa Ehlerová; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Stefan Kraus; Associate Professor in Astrophysics, University of Exeter; Exeter, UK; Tel.: +44 1392 724125; Email: S.Kraus@exeter.ac.uk

Alexander Kreplin; Postdoctoral Research Fellow, University of Exeter; Exeter, UK; Tel.: +44 1392 725571; Email: A.Kreplin@exeter.ac.uk

Alison Young; Postdoctoral Research Associate, University of Leicester; Leicester, UK; Tel.: +44 116 3736281; Email: alison.young@leicester.ac.uk

Bárbara Ferreira; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: pio@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva Evropské jižní observatoře (ESO2014, 3. září 2020)