Bizarná trojhviezda s diskom
Valentín Korinek - 2020-09-12

GW Orionis

Zvláštne pokrivený disk formujúci novú planétu obieha vzdialenú trojhviezdu. Zaujímavá geometria tohto systému je prvou známou svojho druhu. Ide o tri prstence prachu a plynu, ktoré krúžia okolo trojhviezdy.


Trojhviezdny systém GW Orionis, ktorý sa nachádza asi 1300 svetelných rokov od Zeme a premieta sa nám do súhvezdia Orión obsahuje dvojicu mladých hviezd v tesnej blízkosti, pričom tretia zložka systému okolo nich vytvára slučky. Okolo týchto troch hviezd je rozpadnutý disk prachu a plynu, kde by sa teoreticky jedného dňa mohli vytvoriť planéty. Na rozdiel od plochého disku, z ktorého vznikli planéty v našej Slnečnej sústave, sa disk okolo GW Orionis skladá z troch slučiek. Stredný prstenec je voči vonkajšiemu sklonený skoro v 90 stupňovom uhle. Vnútorný prstenec je uhlovo sklonený nielen voči strednému ale aj voči vonkajšiemu.


 
Hviezdny systém GW Orionis je obklopený komplikovanou trojicou prstencov, pri ktorých predpokladáme  tvorbu nových planét, ako nám to predostiera ilustrácia umelca. (L. Calçada/ESO, S. Kraus et al, Univ. of Exeter)



Ide skutočne o bizarnú geometriu proto planetárneho disku, ktorého vznik je záhadou. Existujú však dva vedecké tímy, ktoré sa snažia túto záhadu objasniť.


Jedna sa prikláňa k teórii, ktorá vysvetľuje, že gravitačné pôsobenie medzi hviezdami systému GW Orionis roztrhli a zdeformovali prvotný disk. Druhá skupina sa však prikláňa k názoru, že za to môže novonarodená planéta.


Pred desiatimi rokmi sme spozorovali, že GW Orionis má tri hviezdy a proto planetárny disk v ktorom sa pohybujú. V tej dobe však nebolo možné nič detailnejšie o disku zistiť. Teraz sa však na systém GW Orionis zameral *ALMA v Čile.


Astronómovia zistili, že v tomto triplete hviezd je jedna 2,5-krát hmotnejšia ako Slnko a ďalšia približne s 1,4 násobkom Slnečnej hmoty, ktoré okolo seba obiehajú v intervale 242 dní. Posledná zložka má slučkovitú obežnú dráhu okolo vnútorného páru s hmotnosťou 1,5 krát väčšou ako Slnko s dobou obehu 11 rokov.


Pozorovania tiež odhalili tri odlišné prstence prachu a plynu obklopujúce hviezdy. Najbližší prstenec k trojhviezde leží asi vo vzdialenosti 46 AU; stredný asi 185 AU; a najvzdialenejší je približne 340 AU. Pre predstavu: planéta Neptún je od nás vzdialená približne 30 AU. (AU - Astronomická jednotka: 150 miliónov km, čo je stredná vzdialenosť Zeme od Slnka)


Vnútorný prstenec je vzhľadom na ostatné dva výrazne nesúladný. Astronómovia rozšírili pozorovania s použitím *VLT ESO, aby ukázali tieň vnútorného prstenca na vnútornej strane toho stredného. Tieň odhalil, že stredný prstenec je pokrútený a na jednej strane sa hýbe nahor a na druhej zasa nadol.



Kombinovaná snímka GW Orionis pochádza z prístrojov ALMA (vľavo – modrá) a VLT (vpravo). Pozorovania ALMA odhalili štruktúru troch prstencov, zatiaľ čo obrázky VLT ukázali tieň vrhnutý najvnútornejším prstencom, čo vedcom umožnilo podrobne popísať deformované tvary prstencov. (Ľavý obrázok: ALMA / ESO, NAOJ, NRAO; Obrázok vpravo: ESO, S. Kraus a kol., Univ. z Exeteru)


Astronómovia  spustili počítačové simulácie, aby zistili, ako sa systém vytvoril. A tu sa vedci rozdeľujú na spomínané dve skupiny. Jeden tím naznačuje, že novovzniknutá, zatiaľ neobjavená planéta vyčistila svoju obežnú dráhu od plynu a prachu, pričom odštiepila vnútorný prstenec od zvyšku disku. Akonáhle bol disk rozdelený, vnútorný prstenec sa mohol voľne pohybovať okolo hviezd a usadiť sa do terajšieho stavu.


Simulácie druhého tímu však zistili, že iba chaotická gravitácia z obehov trojice hviezd mohla spôsobiť roztrhanie disku. Každá hviezda sa teda snaží svojim pohybom a gravitáciou interagovať s diskom, čo má za následok pozorovaný trojprstenec s veľmi zvláštnou geometriou. Sú to iba simulácie, no v prípade GW Orionis je to prvýkrát čo to vidíme na vlastné oči.


Avšak rovnako ako sme pred desiatimi rokmi nemali ani tušenia o čo v prípade GW Orionis ide ani dnes nemôžeme tvrdiť, či je správna jedna alebo druhá teória. Tu je možno na mieste trochu počkať a snáď nove ďalekohľady odhalia a možno neodhalia novo formujúcu sa planétu. V každom prípade budeme o krok bližšie k tomu, ako sa tento zvláštny disk sformoval.


 


–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
*GW Orionis je trojhviezdny systém typu T Tauri.  Je spojený s hviezdotvornou oblasťou Lambda Orionis a má rozšírený obvodový protoplanetárny disk. Emisia prachového hala naznačuje, že  polomer disku dosahuje približne 400 astronomických jednotiek. Disk má sklon 137,6 °.



*Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) je astronomický interferometer 66 rádiových ďalekohľadov v púšti Atacama na severe Čile, ktoré pozorujú elektromagnetické žiarenie na milimetrových a submilimetrových vlnových dĺžkach. Tieto ráditeleskopy sú postavené vo výške 5 km na náhornej plošine Chajnantor - v blízkosti observatória Llano de Chajnantor a experimentu Atacama Pathfinder.



*VLT/ ESO - Európske južné observatórium (European Southern Observatory) alebo tiež Európska organizácia pre astronomický výskum na južnej pologuli, je medzivládna organizácia venujúca sa vede a technológiám v oblasti astronómie. Zameriava sa hlavne na dizajn, výrobu a prevádzku špičkových pozorovacích zariadení s cieľom dosiahnúť dôležité astronomické objavy. Má zároveň vedúcu pozíciu pri podpore a vytváraní spolupráce v rámci celosvetovej astronomickej obce. Bolo založené v šesťdesiatych rokoch 20. storočia. Ústredie ESO sídli v Garchingu pri Mníchove spoločne s centrálou ESA pre využitie HST. Koncom 80. rokov bolo rozhodnuté postaviť tzv. Very Large Telescope so štyrmi ďalekohľadmi vybavenými zrkadlami s priemerom 8,2 metra. Začal sa stavať na hore Paranal, na najsuchšom mieste na svete, ďaleko od akéhokoľvek svetelného znečistenia. ESO tak buduje najdokonalejšie zázemie pre rozvoj astronómie a Európa sa v astronómii dostala na minimálne rovnakú úroveň ako Severná Amerika. Počet členských krajín ESO sa postupne zvýšil na 14. Slovenská republika k nim dosiaľ nepatrí.


 


Popis k videu:  Trojhviezda v GW Orionis je obklopená obrovským diskom plynu a prachu. Video zobrazuje animáciu prstencov a následný pohyb všetkých troch hviezd.