eso2014hu — Tudományos közlemények

Új megfigyelések széthullóban lévő bolygókeletkezési korongot mutatnak egy hármascsillag körül

2020. szeptember 3.

A csillagászok most először találtak közvetlen bizonyítékot arra, hogy több tagú csillagrendszerek szétszaggathatják a körülöttük létrejövő bolygókeletkezési korongot, amiből így egy eltorzult, ferde gyűrűkkel tagolt képződmény jöhet létre. A kutatócsoport friss tanulmánya arra utal, hogy akár különleges, a Csillagok Háborújának Tatooine bolygójához hasonló égitestek is létrejöhetnek egy csillagrendszer körüli meghajlított korongban. Ezek az érdekes új tudományos eredmények az Európai Déli Obszervatórium Nagyon Nagy Távcsöve (ESO VLT), valamint az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) megfigyelésein alapulnak.

Naprendszerünk meglehetősen lapos, a nagybolygók mind közös síkban keringenek. Ám ez nem minden bolygórendszerre igaz, különösen, ha a bolygókeletkezési korong központjában nem egyedülálló csillag, hanem egy több csillagból álló rendszer található. Ilyen a most bemutatásra kerülő égitest, a GW Orionis is. A tőlünk kicsivel több mint 1300 fényévre, az Orion csillagkép irányában található rendszer középpontjában három csillag is van. Ezek eldeformálták és szétszaggatták az őket körülölelő korongot.

A felvételeinken egy szélsőséges eset bontakozik ki, ahol a korong egyáltalán nem lapos, hanem görbült, és a korongról levált, ferde gyűrű is található” – kezdi Stefan Kraus, az Egyesült Királyságbeli Exeteri Egyetem asztrofizikaprofesszora, a Science szakfolyóiratban ma megjelenő tanulmány vezető szerzője. A ferde gyűrű a korong belső részén, a három csillag közelében húzódik.

A friss vizsgálat azt is feltárta, hogy ez a belső gyűrű mintegy 30 földtömegnyi poranyagot tartalmaz, ami már bolygók létrejöttéhez is elegendő mennyiség lehet. „Ha a ferde gyűrűben kialakul egy bolygó, az a csillagok körül meglehetősen ferdén hajló pályán fog keringeni. Emiatt arra számítunk, hogy a jövőbeli képalkotó bolygóvizsgálati programokkal – például az ELT segítségével – számos, a központi csillagtól távoli, ferde pályán keringő bolygót fognak felfedezni” – folytatja Alexander Kreplin, a kutatócsoport egy másik tagja, szintén az Exeteri Egyetemről, utalva az ESO Rendkívül Nagy Távcsövére (Extremely Large Telescope), ami a tervek szerint az évtized végén kezdi majd meg működését. Minthogy a csillagok legalább fele egy vagy több kísérőcsillag társaságában születik, ez a lehetőség izgalmas kilátásokkal kecsegtet. Létezhet egy ismeretlen bolygópopuláció, amelynek tagjai távoli és meglehetősen ferde pályákon keringenek a centrum körül.

A kutatók a GW Orionis több mint 11 éven át tartó vizsgálatával jutottak ezekre a következtetésekre. A megfigyeléseket Chiléből, az ESO VLT InterferométerénekAMBER nevű műszerével kezdték még 2008-ban, majd a GRAVITY műszerrel folytatták. Ez az eszköz a VLT több távcsőegységéből származó fényt kombinálja, és az ezzel elérhető nagy felbontás feltárta a három csillag egymás körüli gravitációs táncát, lehetővé téve pályáik feltérképezését. „Megfigyeltük, hogy a három csillag nem egy síkban kering, pályáik dőlnek egymáshoz és a koronghoz viszonyítva is” – mondja el Alison Young, a kutatócsoport harmadik tagja, az Exeteri és Leicesteri Egyetemek munkatársa.

A csillagászok továbbá az ESO VLT SPHERE műszerével és az ESO partnerségével működtetett ALMA rádiótávcső-hálózattal is megfigyelték ezt a különleges rendszert, így sikerült képet alkotniuk a belső gyűrűről, megerősítve annak ferdeségét. A SPHERE felvételeken, a világon elsőként, még ennek a gyűrűnek a korong többi részére vetett árnyékát is megpillantották. Ez segített a gyűrű és a korong térbeli elrendezésének rekonstruálásában.

A nemzetközi kutatócsoport Egyesült Királyságban, Belgiumban, Chilében, Franciaországban, Németországban és az Amerikai Egyesült Államokban dolgozó tagjai a részletes megfigyeléseket számítógépes szimulációkkal is kiegészítették, hogy megértsék, mi és miért történik ebben a rendszerben. Most először sikerült a megfigyelt ferde orientációt egyértelműen megmagyarázni a „koronggyűrő hatás” elméletével. Ez az elmélet vetette fel annak lehetőségét, hogy a különböző síkokban keringő központi csillagok versengő gravitációs hatásai összességében képesek meggörbíteni és szétdarabolni a körülöttük kialakult korongot.

A számítógépes modellezés igazolta, hogy a három csillag ferde pályája különálló gyűrűkre szabdalhatja a korongot, és pontosan ez látható a megfigyeléseken. A belső gyűrű megfigyelt alakja is egyezik a matematikai modellezés előrejelzéseivel.

Érdekes módon egy, ugyanezt a rendszert szintén az ALMA hálózattal tanulmányozó másik kutatócsoport szerint még egy további dolog is szükséges a GW Orionis megértéséhez. „Úgy gondoljuk, hogy a korong szétszakadását csak egy, a gyűrűk között keringő bolygóval tudjuk megmagyarázni” – fűzi hozzá Jiaqing Bi, a kanadai Victoria Egyetem munkatársa, egy másik, a GW Orionisról a The Astrophysical Journal Letters szakfolyóiratban ez év májusában megjelent tanulmány vezető szerzője. Jiaqing Bi csapata három porgyűrűt azonosított az ALMA megfigyelések segítségével, melyek legtávolabbika a valaha megfigyelt legnagyobb bolygókeletkezési gyűrű.

Az ESO ELT és más műszerek jövőbeli megfigyelései segíthetik majd hozzá a csillagászokat a GW Orionis tulajdonságainak részletesebb megismeréséhez, valamint annak kiderítéséhez, hogy valóban vannak-e fiatal bolygók is ebben a rendszerben.

További információ

Az itt bemutatott kutatási eredmények részleteit a szerzők a Science folyóiratban megjelenő “A triple star system with a misaligned and warped circumstellar disk shaped by disk tearing” című tanulmányukban ismertetik.

A kutatócsoport tagjai: Stefan Kraus (University of Exeter, School of Physics & Astronomy, Egyesült Királyság [Exeter]) Alexander Kreplin (Exeter), Alison K. Young (Exeter és School of Physics and Astronomy, University of Leicester, Egyesült Királyság), Matthew R. Bate (Exeter), John D. Monnier (University of Michigan, USA [Michigan]), Tim J. Harries (Exeter), Henning Avenhaus (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Németország), Jacques Kluska (Exeter és Instituut voor Sterrenkunde, KU Leuven, Belgium [KU Leuven]), Anna S. E. Laws (Exeter), Evan A. Rich (Michigan), Matthew Willson (Exeter és 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 és Steward Observatory, University of Arizona, USA), Jaehan Bae (Michigan és 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 és Boston University, USA), Tyler Gardner (Michigan), Lee Hartmann (Michigan), Sasha Hinkley (Exeter), Aaron Labdon (Exeter), Cyprien Lanthermann (KU Leuven), Jean-Baptiste LeBouquin (Michigan és Universite Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, France), Gail H. Schaefer (CHARA), Benjamin R. Setterholm (Michigan), David Wilner (CfA), és Zhaohuan Zhu (University of Nevada, USA).

Az ESO a legfontosabb kormányközi csillagászati szervezet Európában, és messze a legeredményesebb földfelszíni csillagászati obszervatórium az egész világon. Tizenhat tagország támogatja: Ausztria, Belgium, Csehország, Dánia, az Egyesült Királyság, Finnország, Franciaország, Hollandia, Írország, Lengyelország, Németország, Olaszország, Portugália, Spanyolország, Svájc és Svédország. Ezt a sort egészíti ki az ESO obszervatóriumainak befogadóországaként Chile, valamint stratégiai partnerként Ausztrália. Az ESO ambiciózus programjának fő célkitűzése hatékony földi megfigyelő műszerek tervezése, kivitelezése és működtetése annak érdekében, hogy a csillagászok élvonalbeli fontos tudományos felfedezéseket tehessenek. Az ESO vezető szerepet játszik csillagászati együttműködések elősegítésében és szervezésében. Az ESO három világszínvonalú megfigyelő helyet tart fenn Chilében. Ezek: La Silla, Paranal és Chajnantor. Paranalon üzemel a Nagyon Nagy Távcső (VLT), a világ legkorszerűbb, látható hullámhossztartományban üzemelő csillagászati obszervatóriuma, és két égboltfelmérő távcső, az infravörös hullámhossztartományban működő VISTA és az optikai tartományban érzékeny VLT Égboltfelmérő Távcső. Szintén a Paranalon fogja elhelyezni és üzemeltetni az ESO a Déli Cserenkov Távcsőrendszert (CTAS), a világ legnagyobb és legérzékenyebb gammasugárzás-obszervatóriumát. Az ESO vezető résztvevő az ALMA-együttműködésben, ami jelenleg a legnagyobb létező csillagászati projekt. Mindezeken túl épül már a Paranalhoz közeli Cerro Armazones tetején az ESO 39 méteres Rendkívül Nagy Távcsöve (ELT) is. Ez lesz a világ „égre néző legnagyobb szeme”.

Az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) az európai ESO, az Amerikai Egyesült Államokbeli U.S. National Science Foundation (NSF) és a japán National Institutes of Natural Sciences (NINS) együttműködésében, a Chilei Köztársasággal közösen valósult meg. Az ALMA működését a tagállamai részéről az ESO, az NSF együttműködésben a kanadai National Research Council of Canada-val (NRC), a tajvani National Science Council of Taiwan (NSC) és a NINS együttműködésben a tajvani Academia Sinica-val (AS) és a Korea Astronomy and Space Science Institute-tal (KASI) finanszírozza. Az ALMA építését és működtetési feladatait a tagállamai részéről az ESO, Észak-Amerika részéről az Associated Universities, Inc. (AUI) által fenntartott National Radio Astronomy Observatory (NRAO), valamint Kelet-Ázsia részéről a National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) látja el. A Joint ALMA Observatory (JAO) irányítja az ALMA építését, az üzembe helyezését és működtetését.

Linkek

•          A kutatásról beszámoló szakcikk

•          Interaktív, háromdimenziós modell a GW Orionis hármas rendszernek a megfigyelések alapján számított csillagpályáiról. (Az interaktív elemek Acrobat Readerrel megnyitva jelennek meg helyesen.)

•          Fotók a VLT-ről

•          Fotók az ALMA-ról

•          Kutatóknak: van egy érdekes története? Csináljunk belőle ESO-bejelentést!

Kapcsolat

Stefan Kraus
Associate Professor in Astrophysics, University of Exeter
Exeter, UK
Telefon: +44 1392 724125
E-mail: S.Kraus@exeter.ac.uk

Alexander Kreplin
Postdoctoral Research Fellow, University of Exeter
Exeter, UK
Telefon: +44 1392 725571
E-mail: A.Kreplin@exeter.ac.uk

Alison Young
Postdoctoral Research Associate, University of Leicester
Leicester, UK
Telefon: +44 116 3736281
E-mail: alison.young@leicester.ac.uk

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Telefon: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-mail: pio@eso.org

Connect with ESO on social media

Ez az ESO eso2014 sz. sajtóközleményének fordítása

A sajtóközleményről

Közlemény száma:eso2014hu
Név:GW Orionis
Típus:Milky Way : Star : Grouping : Triple
Milky Way : Star : Circumstellar Material : Disk : Protoplanetary
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Very Large Telescope, Very Large Telescope Interferometer
Instruments:AMBER, GRAVITY, SPHERE
Science data:2020Sci...369.1233K

Képek

A GW Orionis belső gyűrűje: modellezés és SPHERE mérések
A GW Orionis belső gyűrűje: modellezés és SPHERE mérések
Az ALMA és a SPHERE felvételei a GW Orionisról egymás mellett
Az ALMA és a SPHERE felvételei a GW Orionisról egymás mellett
Az ALMA és a SPHERE felvételei a GW Orionisról egymáson
Az ALMA és a SPHERE felvételei a GW Orionisról egymáson
A GW Orionis az Orion csillagképben
A GW Orionis az Orion csillagképben

Videók

ESOcast 229 Light: Széthullóban lévő bolygókeletkezési korong egy hármascsillag körül
ESOcast 229 Light: Széthullóban lévő bolygókeletkezési korong egy hármascsillag körül
Animált fantáziarajz a GW Orionis görbült és szétszabdalt korongjáról
Animált fantáziarajz a GW Orionis görbült és szétszabdalt korongjáról
Animált fantáziarajz a GW Orionis csillagainak egymás körüli keringéséről
Animált fantáziarajz a GW Orionis csillagainak egymás körüli keringéséről
Számítógépes szimuláció a GW Orionis gyűrűjének születéséről
Számítógépes szimuláció a GW Orionis gyűrűjének születéséről

Tekintse meg