ALMA rzuca więcej światła na formowanie się planet w układach podwójnych gwiazd

Naukowcy wykorzystali interferometr ALMA, aby lepiej poznać proces formowania się planet w dyskach okołogwiazdowych wokół młodych gwiazd w układach podwójnych.

Interferometr ALMA

.Wykorzystując możliwości interferometru (instrument astronomiczny do badania źródeł promieniowania radiowego) Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i spektroskopii w bliskiej podczerwieni na 10-metrowym teleskopie Keck II, naukowcy z National Radio Astronomy Observatory (NRAO) w USA, lepiej poznali warunki, które sprzyjają powstawaniu lub hamują formowanie się planet.

Pierwotne dyski gazu i pyłu wokół młodych gwiazd od dawna uznawane są przez astronomów, za miejsca powstawania planet. Jednak warunki, które zapewniają czas życia dysku odpowiedni do formowania się globów, oraz czynniki, które prowadzą do ich wczesnego rozproszenia, pozostawały nieznane. Dyski okołogwiazdowe w układach podwójnych przed główną sekwencją gwiazd są unikalnymi miejscami, które mogą badać naukowcy.

Analizując właściwości dysków –takie jak rozmiar, podstruktura i nachylenie – w odniesieniu do cech gwiazd, takich jak prędkość rotacji i siła pola magnetycznego, astronomowie zaczynają rozumieć złożoną interakcję, która rządzi tymi środowiskami kosmicznymi.

Formowanie się planet w układach podwójnych gwiazd

.Nowe badanie łączy obrazowanie dysków okołogwiazdowych za pomocą ALMA i spektroskopię o wysokiej rozdzielczości młodych gwiazd za pomocą teleskopu Keck II ze spektrometrem NIRSPEC. Skupiając się na układach podwójnych o stosunkowo dobrze określonych orbitach, badacze mogli kontrolować parametry orbitalne i określić zależności między właściwościami dysków okołogwiazdowych i ich gwiazd macierzystych.

Szczegółowe obserwacje układu podwójnego DF Tau, quasi-bliźniaczych gwiazd o średniej odległości 14 jednostek astronomicznych (gdzie 1 au to odległość Ziemia-Słońce) na wydłużonej orbicie, ujawniło, jak wskazują astronomowie, obecność chłodnego pyłu w dwóch dyskach okołogwiazdowych wykrytych przez ALMA.

Jeden z dysków jest magnetycznie związany z gwiazdą centralną i aktywnie gromadzi na niej materiał, podczas gdy wewnętrzny obszar drugiego wydaje się erodować i oddzielać od szybko obracającego się gospodarza, co sugeruje potencjalny związek między rotacją gwiazdy, magnetycznym blokowaniem dysku i wczesnym jego rozpraszaniem. Niewspółosiowość orbity DF Tau może mieć wpływ na ewolucję dysku.

W innym układzie podwójnym – FO Tau, oddzielonym od siebie o 22 au (jednostki astronomicznej) na bardziej kołowej orbicie, wykazuje zdaniem badaczy, wykryte przez ALMA, dyski dobrze dopasowane do swojej orbity. Oba składniki wykazują umiarkowane prędkości rotacji i wydają się być magnetycznie zablokowane w swoich dyskach. Obserwacje zdaniem astronomów, ujawniają podobne zachowanie zarówno dysków, jak i gwiazd, zapewniając nowy wgląd w dynamikę i rozpraszanie dysków.

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy„.

Oprac. EG