Jak se rodí planety kolem dvojhvězdy

Astronomové využívající soustavu radioteleskopů ALMA získali nový detailní pohled na velmi rané etapy vzniku planet kolem dvojhvězd (binárních hvězdných systémů). Astronomové objevili pozoruhodnou oblast ve tvaru půlměsíce obsahující prach, která zřetelně postrádá jakýkoliv plyn. Útvar je pevně usazený ve vnějších oblastech protoplanetárního disku kolem dvojhvězdy. Závěry publikované ve zpravodaji AAAS poskytly nové pohledy na možnosti vzniku planet v binárních systémech.

Popis k úvodnímu obrázku: Kompozitní snímek binárního hvězdného systému HD 142527 na základě dat přijatých z radioteleskopu Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ukazuje charakteristický oblouk prachu (červená barva) a prstenec oxidu uhelnatého (modrá a zelená barva). Červený oblouk je bez volného plynu, z čehož vyplývá, že oxid uhelnatý „vymrznul“ a vytvořil vrstvy námrazy na zrníčkách prachu v tomto regionu. Astronomové předpokládají, že tato námraza zvyšuje šanci na vznik planet. Dvě tečky uprostřed obrázku představují hvězdy binárního systému.

Vědci se snaží pochopit, jak vznikají planety kolem dvojhvězd. Dřívější modely naznačovaly, že gravitační přetahovanou mezi dvěma hvězdami by byly mladé planety navedeny na eliptické dráhy, možná dokonce vymrštěny z jejich domovů nebo vyslány na kolizní dráhy, na kterých se srazí s některou z mateřských hvězd. Pozorovatelské důkazy nicméně odhalily, že planety ve skutečnosti vznikají a zachovávají si překvapivě stabilní dráhy kolem dvojhvězdy.

K lepšímu porozumění tomu, jak takové systémy vznikají a vyvíjejí se, astronomové použili radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).  Získali nový detailní pohled na protoplanetární disk v okolí hvězdy HD 142527, což je ve skutečnosti dvojhvězda vzdálená od Země přibližně 450 světelných roků. Je součástí mladé skupiny hvězd známé jako Scorpius-Centaurus Association (asociace Scorpius-Centaurus).

Dvojhvězda HD 142527 obsahuje hlavní hvězdu s hmotností o něco více než dvojnásobek hmotnosti Slunce a menšího průvodce o třetinové hmotnosti Slunce. Hvězdy jsou od sebe vzdáleny přibližně 1,6 miliardy kilometrů – tj. nepatrně více, než je vzdálenost planety Saturn od Slunce. Dřívější výzkumy tohoto systému radioteleskopem ALMA odhalily překvapivé detaily týkající se struktury vnějšího a vnitřního disku.

„Nové snímky z radioteleskopu ALMA odhalily dříve nepozorovatelné detaily o fyzikálních procesech, které usměrňují vznik planet v okolí tohoto a možná i v okolí mnoha dalších binárních systémů,“ říká Andrea Isella, astronom z Rice University v Houstonu, Texas.

Planety vznikají v rozsáhlých discích prachu a plynu, které obklopují mladé hvězdy. Malá prachová zrníčka a kapsy plynů se spojují dohromady vlivem gravitace, vytvářejí větší a větší shluky a nakonec asteroidy a planety. Jemným rozdílům v těchto procesech však stále dobře nerozumíme. Na základě studia širokého rozsahu protoplanetárních disků pomocí radioteleskopu ALMA astronomové doufají, že lépe porozumí podmínkám, které doprovázejí vznik planet v celém vesmíru.

Nové obrázky dvojhvězdy HD 142527 s vysokým rozlišením, které byly pořízeny radioteleskopem ALMA, ukazují široký eliptický prstenec kolem binárního systému. Disk začíná neuvěřitelně daleko od centrální hvězdy – přibližně 50 vzdáleností Země od Slunce, tj. 50 AU. Většina přítomných plynů obsahuje dvě formy oxidu uhelnatého (13CO a C18O). Výjimkou je zjevný nedostatek těchto plynů uvnitř obrovského oblouku prachu, který se rozprostírá téměř po celou třetinu oblouku kolem hvězdného systému.

Oblak prachu ve tvaru půlměsíce může být důsledkem gravitačních sil typických pro binární systém a může být rovněž klíčem ke vzniku planet, uvažuje Andrea Isella. Nedostatek volných plynů je možná důsledkem jejich vymrznutí a utváření tenkých vrstev ledu na zrníčkách prachu.

„Teplota je tak nízká, že plyn se mění v led a ulpívá na zrníčkách prachu,“ vysvětluje Andrea Isella. „Tento proces pravděpodobně zvyšuje schopnost zrníček prachu spojovat se dohromady a vytvářet silné katalyzátory pro vznik planetesimál a posléze planet.“

Popis k druhému obrázku: Umělecké ztvárnění binárního systému HD 142527 na základě dat z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Kresba ukazuje typický oblouk prachu (červená barva) zasazený do protoplanetárního disku. Červený oblouk neobsahuje plyn, z čehož vyplývá, že oxid uhelnatý „vymrznul“ a vytvořil vrstvy námrazy na zrníčkách prachu v tomto regionu. Astronomové předpokládají, že tato námraza zvyšuje šanci na vznik planet. Dvě tečky uprostřed obrázku představují hvězdy binárního systému.

Zdroj: https://public.nrao.edu/news/pressreleases/binary-star-disk

autor: František Martinek