Смещение газопылевых дисков указало на планету в тройной звездной системе

Вокруг всех трех звезд может вращаться газовый гигант, вызывающий разрыв между дисками размером в сотню астрономических единиц. Свое исследование ученые опубликовали в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Система GW Ориона — это система из трех звезд, находится от нас на расстоянии в 408 парсек (более 1200 световых лет). Она состоит из двух звезд с массами в 2,8 и 1,7 массы Солнца, которые вращаются вокруг общего центра масс на расстоянии в одну астрономическую единицу, и еще одной звезды массой в 1,2 солнечной, вращающейся вокруг этой пары по несколько вытянутой орбите на среднем расстоянии в восемь астрономических единиц. При этом все три вращаются практически в одной плоскости.

Это очень молодая система, возраст которой составляет всего миллион лет, поэтому вполне логично встретить в ней большое количество пыли и газа. В 2017 году в системе был открыт широкий пылевой диск, состоящий из трех колец, вложенных друг в друга. К тому же их наклон как относительно плоскости вращения звезд системы, так и в отношении друг к другу — разные.

Внутреннее кольцо расположено на расстоянии от 37 до 56 астрономических единиц от центра системы. Его массу оценивают в 74 массы Земли, а наклон плоскости вращения звезд системы составляет 11 градусов. Среднее кольцо расположено на расстоянии от 154 до 222 астрономических единиц от центра системы. Его массу оценивают в 168 масс Земли, а наклон плоскости вращения звезд составляет 35 градусов. Внешнее кольцо расположено на расстоянии от 270 до 404 астрономических единиц от центра системы. Его массу оценивают в 245 масс Земли, а наклон плоскости вращения звезд составляет 40 градусов.

Нетрудно заметить, что из этих трех колец внутреннее лежит практически в плоскости вращения звезд системы, в то время, как плоскости двух других сильно наклонены относительно этой плоскости, но между собой достаточно близки. Почему это так, попытались с помощью компьютерной модели разобраться исследователи из Университета Невады.

Главную сложность в моделировании системы GW Ориона составляет то, что это тройная система. Поэтому ученые предположили, что взаимное вращение двух внутренних компонентов системы не влияет на поведение частиц во внешнем диске. Они разработали две простые модели. Первая представляла собой полную копию трех тел системы GW Ориона, а во второй две внутренние звезды были заменены одной эквивалентной массы. В каждой из моделей также присутствовали частицы, которые вращались на расстояниях в 47, 188, 337 и 100 астрономических единиц. Первые три расстояния соответствуют серединам трех газопылевых колец, а третья с большим промежутком между внутренним и средним кольцом. Моделирование показало, что частицы в обеих моделях ведут себя почти идентично. То есть вращение двух внутренних звезд действительно не имеет особого влияния на эволюцию системы

Планета влияет на поведение газопылевого диска интересным способом. Так же как и орбиты звезд, а также орбиты частиц в дисках, ее орбита испытывает прецессии. При этом эта прецессия не совпадала ни с прецессией дисков, ни с прецессией звезд. Период прецессии орбиты планеты будто находится посередине между ними, и поэтому она деформирует внутреннюю часть диска, пытаясь приблизить его плоскость к плоскости вращения звезд. При этом плоскость вращения планеты меняется слишком быстро, чтобы она удержалась на диске, поэтому она время от времени вылетает из него. А поскольку диски достаточно эксцентричны, то возвращается она к нему уже в новом месте и начинает изменять наклон вращения частиц уже там. Именно это и может объяснить существование в системе GW Ориона до трех колец, не лежащие в одной плоскости.

Впрочем, авторы отмечают, что обнаружить планету с вышеуказанными параметрами на сегодняшнем этапе развития астрономии крайне трудно. Даже такие крупные планеты как газовые гиганты обычно наблюдают на расстояниях всего в несколько астрономических единиц, а GW Ориона может скрывать объект, вращающийся на расстоянии всего в сотню астрономических единиц.

Перевод материала nauka.ua