Kozmikus torzszülöttet találtak a csillagászok

A GW Orionis belső gyűrűje: modellezés és SPHERE mérések

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 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 kutatás

A kutatók a GW Orionis több mint 11 éven át tartó vizsgálatával jutottak ezekre a következtetésekre. A megfigyeléseket Chiléből, az ESO VLT Interferométerének AMBER 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 GW Orionis belső gyűrűje: modellezés és SPHERE mérések Forrás: ESO/L. Calçada, Exeter/Kraus et al.

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.