W dwa tysiące siedemnastym roku astronomowie NASA opublikowali wyniki obserwacji wykonanych przy użyciu teleskopu Hubble’a, dzięki któremu udało im się odkryć niezbadany wcześniej układ gwiazdowy. Nowe zdjęcia układu pozwoliły na wysnucie hipotezy wyjaśniającej powstawanie niecodziennego zjawiska cienia padającego na dysk protoplanetarny.
Układ gwiazdowy TW Hydrae ma mniej niż dziesięć milionów lat i znajduje się około dwustu lat świetlnych od nas. We wczesnym etapie ewolucji około cztery i sześć dziesiątych miliarda lat temu, nasz Układ Słoneczny mógł przypominać układ TW Hydrae. Ponieważ płaszczyzna układu jest nachylona niemal prostopadle do Ziemi, jest on optymalnym celem do uzyskania najlepszego widoku na układ, w którym planety dopiero się formują. Na zdjęciach z teleskopu Hubble’a widać dwa dyski gazowo-pyłowe otaczające czerwonego karła w centrum układu.
Fragmenty dysków są co jakiś czas zaciemnianie przez obiekty nieznanego pochodzenia. Astronomowie mają pewną hipotezę, która może wyjaśnić, skąd biorą się te tajemnicze cienie. Najprawdopodobniej pole grawitacyjne jakiejś niewidocznej planety ciągnie do siebie pył i gaz, tworząc cień na jednym z dysków protoplanetarnych. Po czterech latach obserwacji układu TW Hydrae, astronomowie zauważyli kolejny cień, rzucany najprawdopodobniej przez inny dysk krążący wokół gwiazdy.
Porównanie zdjęć z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, wykonanych w odstępie kilku lat ujawniło dwa tajemnicze cienie poruszające się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara po dysku gazowo-pyłowym otaczającym młodą gwiazdę TW Hydrae. Zdjęcie po lewej wykonane w dwa tysiące szesnastym roku, pokazuje tylko jeden cień oznaczony literą A. Cień ten rzuca wewnętrzny dysk, lekko nachylony w stosunku do dysku zewnętrznego, który w ten sposób blokuje światło gwiazdy. Zdjęcie po prawej pokazuje drugi cień oznaczony literą C, który wyłania się z kolejnego wewnętrznego dysku. Oryginalna pozycja cienia jest oznaczona literą B. Oba cienie obracają się wokół gwiazdy w różnym tempie, niczym wskazówki zegara. Są one dowodem na istnienie dwóch niewidocznych planet, które wciągają pył na swoje orbity. To sprawia, że są one lekko nachylone względem siebie. Zdjęcie zostało wykonane w świetle widzialnym za pomocą spektrografu Space Telescope Imaging Spectrograph. Aby uwydatnić szczegóły dodano także sztuczne kolory.
Źródło: hubblesite.org
Jak skomentował John Debes, główny autor badania: „Sugeruje to, że obie planety muszą znajdować się bardzo blisko siebie. Gdyby jedna poruszała się znacznie szybciej od drugiej, zostałoby to zauważone we wcześniejszych obserwacjach. To jak dwa samochody wyścigowe, które są blisko siebie, ale jeden powoli wyprzedza i okrąża drugi” “Kiedy po raz pierwszy spojrzałem na dane, pomyślałem, że coś poszło nie tak z obserwacją, ponieważ nie tego się spodziewałem. Na początku byłem zdezorientowany, a wszyscy moi współpracownicy pytali: co się dzieje. Naprawdę musieliśmy się temu dobrze przyjrzeć i zajęło nam trochę czasu, zanim znaleźliśmy wyjaśnienie”.
Protoplanety są oddalone od swojej gwiazdy macierzystej mniej więcej na odległość Jowisza od Słońca. Ich cienie wykonują jeden obrót wokół gwiazdy co około piętnaście lat. Jest to okres orbitalny, którego można by oczekiwać po planecie krążącej w tej odległości od gwiazdy. Ponadto, te dwa wewnętrzne dyski są nachylone pod kątem około pięciu do siedmiu stopni w stosunku do płaszczyzny dysku zewnętrznego. Jest to porównywalne z zakresem nachylenia orbit w naszym Układzie Słonecznym. Jak potwierdził autor badania: „Jest to zgodne z typową architekturą Układu Słonecznego”.
Patronite
Zostań Patronem Astrofazy! Pomóż rozwijać projekt i zyskaj dostęp do bonusowych treści!Najprostszym wyjaśnieniem jest to, że rozmijające się dyski są prawdopodobnie napędzane przyciąganiem grawitacyjnym dwóch planet znajdujących się w nieco innych płaszczyznach orbitalnych. W czasie długotrwałych obserwacji, Hubble stworzy całościowy obraz architektury układu.
Zewnętrzny dysk gazu i pyłu, na który padają cienie, może rozciągać się nawet kilka razy dalej niż promień pasa Kuipera naszego Układu Słonecznego. Ten większy dysk ma dziwną lukę w odległości dwukrotnie większej niż średnia odległość Plutona od Słońca. Może to być dowód na istnienie trzeciej planety w układzie. Jakiekolwiek wewnętrzne planety układu byłyby trudne do wykrycia, ponieważ ich światło ginęłoby w blasku gwiazdy. Ponadto pył gwiazdowy obecny w układzie przyćmiłby ich odbite światło.
Obserwatorium kosmiczne Europejskiej Agencji Kosmicznej Gaia może być w stanie zmierzyć odchylenie gwiazdy, jeśli planety o masie Jowisza będą ją okrążać, ale zajęłoby to lata, biorąc pod uwagę długie okresy orbitalne. Kamera bliskiej podczerwieni teleskopu James’a Webb’a może pomóc w zobrazowaniu układu bardziej szczegółowo i to w znacznie bliższej perspektywie.
