На краю созвездия Ориона вращается солнечная система, известная как GW Orionis (или GW Ori) и расположена она примерно в 1 300 световых годах от Земли. Она представляет собой редкий пример солнечной системы с тремя звездами, в которой два солнца вращаются вокруг друг друга в центре, а третья звезда вращается вокруг нее. Ученые ранее идентифицировали систему по трем ярким кольцам планетообразующей пыли, вложенным друг в друга, как массивное оранжевое яблочко в небе.
Три пыльных кольца GW Ориона, тройной звезды солнечной системы в созвездии Ориона.У шаткого внутреннего кольца может быть молодая планета.С. Краус и Дж. Би; NRAO / AUI / NSF, С. Дагнелло.ALMA
Теперь более тщательный анализ показывает, что кольца могут содержать больше, чем просто пыль. Согласно двум недавним исследованиям, это может быть молодая планета или начало ее создания, которая выпирает внутри колец и сбрасывает с себя всю систему гравитационного баланса. Присутствие такой планеты не только поможет объяснить, почему внутреннее кольцо системы, кажется, дико раскачивается, как сломанный гироскоп, - но, если это подтвердится, далекий мир также станет первым известным примером единственной планеты, вращающейся вокруг трех солнц одновременно.
«Наше моделирование показывает, что гравитационное притяжение тройных звезд само по себе не может объяснить наблюдаемое большое рассогласование [в кольцах]», - говорит Нинке ван дер Марель, астрофизик из Университета Виктории в Канаде и соавтор исследования. «Мы думаем, что присутствие планеты… вероятно, образовало пылевую прослойку и сломало диск [там, где встречаются внутреннее и внешнее кольца]».
Колебание в кольцах
Большинство солнечных систем во Вселенной состоит из двойных пар - двух звезд, вращающихся вокруг общего центра тяжести. (Даже у земного Солнца может быть давно потерянный близнец, скрывающийся где-то за Нептуном, согласно недавнему исследованию).
Тройные звездные системы, такие как GW Orionis, встречаются гораздо реже, поскольку совместное гравитационное притяжение трех солнц может быть затруднительно. Если масса третьей звезды и расстояние до другой пары не совсем правильные, эта звезда может легко выбраться из системы в межзвездное пространство, как показало исследование 1994 года.
Даже когда три звезды выравниваются, у их общей гравитации могут быть некоторые странные эффекты. В нашей Солнечной системе каждая планета находится внутри одного диска из газа и пыли, и каждая вращается в относительной плоскости, которая совпадает с нашим Солнцем.
В GW Orionis три разных пылевых кольца вращаются вокруг центра солнечной системы, и ни одно из них не совпадает с орбитой трех звезд. Вдобавок самое внутреннее кольцо системы полностью смещено с двумя более крупными внешними кольцами, выступая по диагонали из плоскости, как тонущий корабль.
Изображение трех смещенных колец (оранжевого цвета) GW Orionis.Внутреннее кольцо выступает из двух других, как тонущий корабль, и ни одно из колец не совпадает с тремя звездами системы.Kraus et al.NRAO / AUI / NSF.
Ван дер Марель и коллеги обнаружили несовпадение, используя наблюдения с телескопа Атакама с большой миллиметровой решеткой (ALMA) в Чили. Они также обнаружили, что самое внешнее кольцо, которое находится в 338 астрономических единицах (или в 338 раз больше среднего расстояния между Землей и Солнцем) от центра системы, содержит достаточно массы пыли, чтобы построить 245 планет земного типа, что делает его самым большим протопланетным диском в любой известной солнечной системе.
В новом научном исследовании вторая группа астрономов исследовала шаткие кольца, но на этот раз с помощью ALMA и VLT Европейской южной обсерватории. Наблюдения показали, что тень внутреннего кольца системы наложена на внешние кольца, что позволило исследователям измерить точную форму и размер маленького кольца. Команда также нанесла на карту орбиты трех звезд системы за 11 лет, охватывающих один полный орбитальный период.
«Это оказалось критически важным для понимания того, как звезды формируют диск», - сказал в своем заявлении соавтор исследования Джон Монье, профессор астрономии из Мичиганского университета.
Вместе эти два исследования показывают, как смещенные движения звезд GW Orionis могли деформировать пыльный диск Солнечной системы в результате процесса, называемого «эффект разрыва диска», при котором гравитационное притяжение различных звезд заставляет диск разорваться на четко отдельные кольца. Это первый случай, когда смещенный диск окончательно связан с подобным эффектом - однако, добавили исследователи, одно только притяжение звезд не полностью объясняет странное поведение системы.
Снимки моделирования GW Orionis, показывающие, как формировались его кольца.Из-за конкурирующего гравитационного притяжения трех звезд (и, возможно, молодой планеты) пыльный диск разорвался на три отдельных кольца.Kraus et al.
По словам исследователей, недостающим фрагментом головоломки может быть неоткрытая планета, скрывающаяся прямо в точке разрыва между внутренним и внешним кольцами диска.
«Внутреннее кольцо содержит достаточно пыли, чтобы построить 30 Земель, чего достаточно для формирования планеты в кольце», - сказал Стефан Краус, профессор астрофизики в Университете Эксетера в Великобритании и ведущий автор научного исследования.
В отличие от любой другой известной экзопланеты, эта планета будет одновременно вращаться вокруг всех трех солнц в центре своей солнечной системы, что сильно отличает ее от других. Например, от LTT 1445Ab, которая вращается вокруг одной звезды в системе из трех звезд в 22 световых годах от Земли. По словам исследователей, сейчас мало конкретных доказательств существования планеты, но простой намек на ее присутствие предполагает, что планеты могут образовываться даже в самых эксцентричных и деформированных солнечных системах.
