Аномалия в космосе: планеты могут вращаться даже вокруг трех звезд

В пылевом околозвездном диске впервые обнаружены доказательства существования планеты, вращающейся сразу вокруг трех звезд. Это открытие имеет большое значение для лучшего понимания механизма образования планет.

Тогда как в нашей Солнечной системе все космические объекты вращаются вокруг единственной звезды — Солнца, есть системы, где некоторые планеты движутся сразу вокруг двух звезд. И теперь появились свидетельства существования планет, которые вращаются даже вокруг трех звезд одновременно.

Примерно в 1300 световых годах от Земли в созвездии Ориона расположена звездная система, известная как GW Orionis (или просто GW Ori). Это иерархическая тройная система с смещенным протопланетным диском — широкими кольцами пыли и газа, в которых могут зарождаться планеты. GW Ori состоит из трех относительно молодых звезд, которые вращаются вокруг друг друга. И новые наблюдения показывают, что, возможно, в системе уже зародилась новая планета, орбита которой проходит сразу вокруг трех звезд.

Художественное изображение смещенного пылевого диска тройной звездной системы GW Orionis. Изображение: ESO/ L. Road, Exeter/ Kraus et al.

Предыдущие наблюдения показали, что протопланетный диск GW Orionis разделен на три кольца с очень большим разрывом — около 100 астрономических единиц (а.е.). Кольца также казались астрономам смещенными друг относительно друга, а кольцо, расположенное в самой глубине, изогнулось под странным углом по отношению к остальным кольцам.

Что могло создать такую структуру? У учёных было две гипотезы. Разрыв газового диска может быть вызван крутящим моментом тройной звездной системы либо планеты, которая достаточно массивна, чтобы сделать этот разрыв. Как только диск сломан, происходит узловая прецессия колец на разных временных шкалах и они смещаются.

Чтобы исследовать структуру пылевых колец более подробно, астрономы из Невадского университета в Лас-Вегасе (UNLV) создали трехмерную гидродинамическую модель всей звёздной системы. Для ее построения они использовали наблюдения, полученные с помощью телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).

Слева: изображение GW Orionis, сделанное с помощью телескопа ALMA — на нем хорошо видны кольца. Справа: изображение системы, полученное с помощью спектро-поляриметрического высококонтрастного прибора SPHERE, установленного на Очень Большом Телескопе (VLT) Европейской наземной астрономии в Чили. Здесь видна тень внутреннего кольца, которая отбрасывается на остальную часть пылевого диска. Изображение: ALMA/ Kraus et al.

В результате исследования выяснилось, что крутящий момент звездной системы не являлся причиной разрыва протопланетного диска — он для этого слишком мал. Но ученые предположили, наличие массивной планеты (или даже нескольких планет) в диске могло послужить толчком для разделения его на три кольца, которые перемещались с разной скоростью и в результате сместились. Планетой вполне мог бы оказаться газовый гигант размером с Юпитер или даже несколько таких объектов. Подобные миры обычно первыми зарождаются в протопланетных дисках, а следом за ними появляются более мелкие скалистые планеты, такие как Земля.

3D-изображение GW Orionis, показывающее необычную ориентацию трех дисков. Изображение: NRAO/ AUI/ NSF/ Kraus et al.

Если в системе GW Ori все-таки существует планета, она будет первой из обнаруженных планет, которые движутся по орбите вокруг трех звезд одновременно. Открытие не просто подтверждает существующую теорию образования планет, но и может означать, что формирование планет происходит гораздо активнее, чем ученые думали ранее. Саму планету астрономы еще не обнаружили, но авторы исследования говорят, что будущие наблюдения телескопа ALMA могут помочь найти ее.