Habls atklāj jaundzimušās planētas, kas paslēptas dejojošās ēnās

Šī mākslinieka koncepcija ir balstīta uz Habla kosmiskā teleskopa attēliem, kuros redzami gāzes un putekļu diski ap jauno zvaigzni TW Hydrae. Habla kosmiskā teleskopa attēlos redzamas ēnas, kas aptver diskus, kas ieskauj sistēmu. Izskaidrojums ir tāds, ka šīs ēnas nāk no nedaudz slīpiem iekšējiem diskiem, kas neļauj zvaigžņu gaismai sasniegt ārējo disku, tādējādi radot ēnu. Diski ir nedaudz sasvērti viens pret otru, jo neredzamo planētu gravitācijas spēks izkropļo diska struktūru. Pateicība: NASA, Aura/STScI, Eiropas Kosmosa aģentūra, Lea Hostaka (STScI)

Neredzētas jaundzimušas planētas uzmaisa putekļus ap jaunu zvaigzni

Mūsu pasaule ir tik nepastāvīga, ka dažreiz tai patīk spēlēt paslēpes. 2017. gadā astronomi bija pārsteigti, redzot milzīgu ēnu, kas apņēma putekļu un gāzu disku, kas ieskauj tuvējo jauno zvaigzni TW Hydrae. Ēnu met iekšējais putekļu un gāzes disks, kas ir nedaudz slīps pret ārējā diska plakni. Ēnu var skaidri redzēt tikai tāpēc, ka sistēma uz Zemes ir sasvērta aci pret aci, sniedzot astronomiem skatu uz disku no putna lidojuma, ēnai metoties ap disku kā rokai, kas kustas uz pulksteņa.

Bet pulkstenim ir divas rokas (stundām un minūtēm), kas slauka ar dažādu ātrumu. Un izrādās, ka arī TW Hydrae ir. Astronomi izmantoja Habla, lai atrastu otru ēnu, kas izplūst no cita iekšējā diska, kas ir noliekta pret diviem ārējiem diskiem. Tāpēc sistēma šķiet arvien sarežģītāka ar vismaz trim pārklājošiem diskiem, kas ir nedaudz noliekti viens pret otru. Diski ir neredzamām planētām ap zvaigzni. Katra planēta ar savu gravitācijas spēku pievelk materiālu pie zvaigznes un deformē to, kas būtu ideāli plakans pankūkas formas disks, ja planētu tur nebūtu. Tas nav pārsteidzoši, jo mūsu Saules sistēmas planētām ir orbitālās plaknes, kuru slīpums viena no otras atšķiras par dažiem grādiem. TW Hydrae piedāvā astronomiem vietu, lai redzētu, kāda varētu būt mūsu Saules sistēma tās veidošanās gados.

TW hidri disks

Salīdzinošie attēli no Habla kosmiskā teleskopa ar vairāku gadu starpību atklāja divas baismīgas ēnas, kas pārvietojas pretēji pulksteņrādītāja virzienam pa gāzes un putekļu disku, kas ieskauj jauno zvaigzni TW Hydrae. Diski uz Zemes sasveras aci pret aci, tādējādi sniedzot astronomiem skatu no putna lidojuma, kas notiek ap zvaigzni. Kreisajā fotoattēlā, kas uzņemts 2016. gadā, ir redzama tikai viena ēna [A] Ir pulksten 11:00. Šo ēnu met iekšējais disks, kas ir nedaudz slīps pret ārējo disku un bloķē zvaigžņu gaismu. Attēlā pa kreisi ir redzama otrā ēna, kas parādījusies no cita diska [C] 7:00, kā uzņemts 2021. gadā. Oriģinālais iekšējais disks marķēts [B] šajā nākamajā izrādē. Ēnas griežas ap zvaigzni dažādos ātrumos, piemēram, pulksteņrādītāja virzienā. Tie liecina par divām neredzētām planētām, kuras savās orbītās ir ievilkušas putekļus. Tas liek tiem nedaudz piespiesties viens pret otru. Šis ir redzamās gaismas attēls, kas uzņemts ar kosmosa teleskopa attēlveidošanas spektroradiometru. Lai uzlabotu detaļas, ir pievienota sintētiska krāsa. Pateicības: NASA, ESA, STScI, Džons Debs (AURA/STScI ESA), Džozefs DePaskāls (STScI)

Habla kosmiskais teleskops seko ēnu spēlei ap planētu veidojošo disku

Jaunā zvaigzne TW Hydrae spēlē “ēnu lelles” ar zinātniekiem, kas viņu vēro[{” attribute=””>NASA’s Hubble Space Telescope.

In 2017, astronomers reported discovering a shadow sweeping across the face of a vast pancake-shaped gas-and-dust disk surrounding the red dwarf star. The shadow isn’t from a planet, but from an inner disk slightly inclined relative to the much larger outer disk – causing it to cast a shadow. One explanation is that an unseen planet’s gravity is pulling dust and gas into the planet’s inclined orbit.

Now, a second shadow – playing a game of peek-a-boo – has emerged in just a few years between observations stored in Hubble’s MAST archive. This could be from yet another disk nestled inside the system. The two disks are likely evidence of a pair of planets under construction.

TW Hydrae is less than 10 million years old and resides about 200 light-years away. In its infancy, our solar system may have resembled the TW Hydrae system, some 4.6 billion years ago. Because the TW Hydrae system is tilted nearly face-on to our view from Earth, it is an optimum target for getting a bull’s-eye-view of a planetary construction yard. 

The second shadow was discovered in observations obtained on June 6, 2021, as part of a multi-year program designed to track the shadows in circumstellar disks. John Debes of AURA/STScI for the European Space Agency at the Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland, compared the TW Hydrae disk to Hubble observations made several years ago.

“We found out that the shadow had done something completely different,” said Debes, who is principal investigator and lead author of the study published in The Astrophysical Journal. “When I first looked at the data, I thought something had gone wrong with the observation because it wasn’t what I was expecting. I was flummoxed at first, and all my collaborators were like: what is going on? We really had to scratch our heads and it took us a while to actually figure out an explanation.” 

The best solution the team came up with is that there are two misaligned disks casting shadows. They were so close to each other in the earlier observation they were missed. Over time they’ve now separated and split into two shadows. “We’ve never really seen this before on a protoplanetary disk. It makes the system much more complex than we originally thought,” he said.

The simplest explanation is that the misaligned disks are likely caused by the gravitational pull of two planets in slightly different orbital planes. Hubble is piecing together a holistic view of the architecture of the system.

The disks may be proxies for planets that are lapping each other as they whirl around the star. It’s sort of like spinning two vinyl phonograph records at slightly different speeds. Sometimes labels will match up but then one gets ahead of the other.

“It does suggest that the two planets have to be fairly close to each other. If one was moving much faster than the other, this would have been noticed in earlier observations. It’s like two race cars that are close to each other, but one slowly overtakes and laps the other,” said Debes.

The suspected planets are located in a region roughly the distance of Jupiter from our Sun. And, the shadows complete one rotation around the star about every 15 years – the orbital period that would be expected at that distance from the star. 

Also, these two inner disks are inclined about five to seven degrees relative to the plane of the outer disk. This is comparable to the range of orbital inclinations inside our solar system. “This is right in line with typical solar system style architecture,” said Debes. 

The outer disk that the shadows are falling on may extend as far as several times the radius of our solar system’s Kuiper belt. This larger disk has a curious gap at twice Pluto’s average distance from the Sun. This might be evidence for a third planet in the system.

Any inner planets would be difficult to detect because their light would be lost in the glare of the star. Also, dust in the system would dim their reflected light. ESA’s Gaia space observatory may be able to measure a wobble in the star if Jupiter-mass planets are tugging on it, but this would take years given the long orbital periods.

The TW Hydrae data are from Hubble’s Space Telescope Imaging Spectrograph. The James Webb Space Telescope’s infrared vision may also be able to show the shadows in more detail.

Reference: “The Surprising Evolution of the Shadow on the TW Hya Disk” by John Debes, Rebecca Nealon, Richard Alexander, Alycia J. Weinberger, Schuyler Grace Wolff, Dean Hines, Joel Kastner, Hannah Jang-Condell, Christophe Pinte, Peter Plavchan and Laurent Pueyo, 4 May 2023, The Astrophysical Journal.
DOI: 10.3847/1538-4357/acbdf1

The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between NASA and ESA. NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, manages the telescope. The Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore conducts Hubble science operations. STScI is operated for NASA by the Association of Universities for Research in Astronomy, in Washington, D.C.

READ  Pirmo reizi 50 000 gadu laikā nakts debesīs parādīsies zaļa komēta

Angelica Johnson

"Tīmekļa praktizētājs. Sašutinoši pazemīgs ēdiena entuziasts. Lepns twitter advokāts. Pētnieks."

Atbildēt

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta. Obligātie lauki ir atzīmēti kā *

Back to top