Kunstenaar weergave van HD 98800, met de protoplanetaire schijf en innerlijke binaire paar. De buitenste binaire paar wordt niet getoond. Beeld: Universiteit van Warwick/Mark Knoflook
Astronomen met behulp van de ALMA-telescoop hebben ontdekt een vreemd gekanteld planeet-vormende schijf in een dubbele binaire ster-systeem, een configuratie die tot op dit punt bestonden alleen in theorie.
Vier sterren-systemen met twee binaire paren zijn niets bijzonders, noch is de ontdekking van een omliggende protoplanetaire schijf—een ring van gas en stof die geleidelijk ‘stolt’ te vormen planeten. Een star systeem dat zich 146 lichtjaar van de Aarde, de zogenaamde HD-98800, heeft al deze dingen, maar als een nieuw onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in de Natuur Astronomie blijkt dit systeem beschikt over een uitzonderlijk vreemde protoplanetaire schijf.
HD 98800 beschikt over een innerlijke binaire paar sterren en een buitenste paar. Het paar aan de binnenkant, de zogenaamde BaBb, in de nabijheid van elkaar, ongeveer 1 AU, wat is de gemiddelde afstand van de Aarde tot de Zon. De buitenste paar, genaamd AaAb, is veel verder uit op 54 AU—een veel grotere afstand dan het stuk tussen Pluto en de Zon (40 AU). Maar niet getreurd, de buitenste paar—het is de innerlijke koppelen en de omringende schijf dat is interessant.
Normaal gesproken, een protoplanetaire schijf rust langs hetzelfde vlak als het baanvlak van de binaire sterren hosts. Maar niet HD 98800—de protoplanetaire schijf rust loodrecht op het vlak van de binaire paar in een rechte hoek. Het is in een polaire configuratie, waar in plaats van het lopen van oost naar west, de schijf is van noord naar zuid lopen, om zo te spreken. Hier is nog een andere analogie: De innerlijke binaire paar als twee paarden rond te gaan op een carrousel, terwijl de protoplanetaire schijf is als een reuzenrad, met de carrousel in het centrum.
Voorafgaand aan deze vaststelling systemen zoals HD 98800 bestonden alleen in theorie.
“Schijven rijk aan gas en stof zijn gezien in de buurt van bijna alle jonge sterren, en we weten dat ten minste een derde van degenen die een baan om enkele sterren vorm planeten,” Subsidie Kennedy, een astronoom van de Universiteit van Warwick en de hoofdauteur van het nieuwe onderzoek, zei in een verklaring. “Sommige van deze planeten worden uitgelijnd met de rotatie van de ster, dus we zijn benieuwd of zoiets mogelijk zou zijn circumbinary planeten. Een eigenaardigheid van de dynamiek betekent dat een zogenaamde polar uitlijning mogelijk moet zijn, maar tot nu toe hadden we geen bewijs is van een verkeerd uitgelijnde schijven die deze planeten kunnen vormen.”
Astronomen hebben bekend over HD 98800 voor meerdere jaren. Eerder hadden wetenschappers volgden de bewegingen van het binnenste van de sterren om te zien hoe ze verhuisde in relatie tot elkaar. Nu, met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), Kennedy ‘ s team was in staat om visueel inspecteren van het systeem en kenmerkend zijn voor de oriëntatie van de protoplanetaire ring rond de binnenste binaire paar.
Fascinerend, en ondanks deze vreemde configuratie, HD 98800 nog steeds vertoont kenmerken consistent is met het begin van de planetaire vorming.
“We nemen aan dat dit betekent planeet vorming kan op zijn minst de slag te gaan in deze polaire circumbinary schijven,” aldus Kennedy. “Als de rest van de planeet formatie proces kan gebeuren, er kan een hele bevolking van verkeerd circumbinary planeten die wij nog niet hebben ontdekt, en dat soort dingen raar seizoensgebonden variaties te bedenken.”
Artiest beschrijving van het uitzicht van een hypothetisch object in de protoplanetaire schijf, met het binaire paar weergegeven bovenaan. Beeld: Universiteit van Warwick/Mark Knoflook
Maar terwijl planetaire vorming aan de slag kunt, is het niet duidelijk was of de mate waarin planeten kunnen vormen en stabiel blijven binnen een schijnbaar chaotisch systeem. Moet planeten of planetesimals bestaan, echter het uitzicht van een object binnen een dergelijk systeem zou mooi zijn. Staand op een van deze planetesimals, ziet u de boog van de protoplanetaire schijf uitbreiding van de horizon, het bereiken van recht boven, en terug te keren naar de horizon achter je. Ondertussen, op een plek langs de schijf twee sterren gezien zou worden looping heen en weer rond de protoplanetaire schijf.
“Dit is een heel spannend resultaat,” Konstantin Batygin, een astronoom van Caltech die niet is verbonden met het nieuwe onderzoek, vertelde Gizmodo. “Configuraties van dit type zijn precies wat men zou verwachten van de interactie tussen de zwaartekracht en de interne dissipatie in protoplanetaire schijven. De ontdekking van het eerste systeem suggereert dat de modellering van de inspanningen waren voornamelijk spot-on. Zonder twijfel, meer van dergelijke systemen zullen worden ontdekt in de toekomst.”
Daniel Tamayo, een astronoom aan de universiteit van Princeton, ook niet betrokken bij de nieuwe studie, die werd overeengekomen, dat hij beschreef als een “fantastische papier” met een “eenduidige en mooie ontdekking.”
“Het is een grappig wiskundige gril van de orbitale dynamiek die polaire baan rond een binair sterrensysteem zijn een zeer stabiele configuratie, maar het was niet duidelijk of de natuur ooit zou vormen ze er in de eerste plaats,” Tamayo vertelde Gizmodo. “Er zijn verschillende eerdere voorbeelden van zeer geneigd schijven, maar dit is de eerste slam-dunk geval, en een echte bewijs van de auteurs zorgvuldig te werk en de nieuwe ALMA-observatorium op de fantastische technische mogelijkheden.”
De volgende uitdaging zal zijn voor astronomen te identificeren soortgelijke systemen en in verschillende fasen van hun ontwikkeling. De ontdekking van de werkelijke planeten binnen een dergelijk systeem zou in het bijzonder worden mind-blowing.
[De Natuur Astronomie]
Deel Dit Verhaal