Dobbeltstjernesystem vender planetdannende skive til polposition

Ny forskning ledet af en astronom ved University of Warwick har fundet det første bekræftede eksempel på et dobbeltstjernesystem, der har vendt sin omgivende skive til en position, der springer over disse stjerners baneplan. Det internationale hold af astronomer brugte Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array (ALMA) til at få billeder i høj opløsning af skiven på størrelse med Asteroidebælte.

Det overordnede system præsenterer det usædvanlige syn af en tyk bøjle af gas og støv, der cirkler vinkelret på den dobbelte stjernebane. Indtil nu har dette setup kun eksisteret i teoretikeres sind, men ALMA-observationen beviser, at der findes polære skiver af denne type, og kan endda være relativt almindelige.

Den nye forskning er offentliggjort i dag (14. januar) af Royal Society University Research Fellow Dr. Grant M. Kennedy fra University of Warwicks Institut for Fysik og Center for Exoplanets and Habitability i Natur astronomi i et papir med titlen "A circumbinary protoplanetary disc in a polar configuration".

Dr. Grant M. Kennedy fra University of Warwick sagde:

"Discs rige på gas og støv ses omkring næsten alle unge stjerner, og vi ved, at mindst en tredjedel af dem, der kredser om enkeltstjerner, danner planeter. Nogle af disse planeter ender med at blive fejljusteret med stjernens spin, så vi har spekuleret på, om en lignende ting kunne være mulig for cirkumbinære planeter. Et særpræg ved dynamikken betyder, at en såkaldt polær forskydning burde være mulig, men indtil nu havde vi ingen beviser for skæve skiver, hvori disse planeter kunne dannes."

Dr. Kennedy og hans medforskere brugte ALMA til at fastlægge orienteringen af ​​ringen af ​​gas og støv i systemet. Binærens kredsløb var tidligere kendt, fra observationer, der kvantificerede, hvordan stjernerne bevæger sig i forhold til hinanden. Ved at kombinere disse to oplysninger var de i stand til at fastslå, at støvringen var i overensstemmelse med en perfekt polær bane. Det betyder, at mens stjernekredsløbene kredser om hinanden i et plan, som to heste, der går rundt på en karrusel, skiven omgiver disse stjerner vinkelret på deres baner, som et kæmpe pariserhjul med karrusellen i centrum.

Dr. Grant M. Kennedy fra University of Warwick tilføjede:

"Det mest spændende ved denne opdagelse er måske, at skiven viser nogle af de samme signaturer, som vi tilskriver støvvækst i skiver omkring enkeltstjerner. Vi opfatter det som ensbetydende med, at planetdannelsen i det mindste kan komme i gang i disse polære cirkumbinære skiver. Hvis resten af ​​planetdannelsesprocessen kan ske, der kan være en hel population af forkert justerede cirkumbinære planeter, som vi endnu ikke har opdaget, og ting som mærkelige årstidsvariationer at overveje."

Hvis der var en planet eller planetoide til stede ved den indvendige kant af støvringen, selve ringen ville fremstå fra overfladen som et bredt bånd, der rejser sig næsten vinkelret fra horisonten. Den polære konfiguration betyder, at stjernerne ser ud til at bevæge sig ind og ud af skiveplanet, give objekter to skygger til tider. Årstider på planeter i sådanne systemer ville også være anderledes. På Jorden varierer de i løbet af året, når vi kredser om Solen. En polar cirkumbinær planet ville have årstider, der også varierer, da forskellige breddegrader modtager mere eller mindre belysning i hele den binære bane.

Medforfatter Dr. Daniel Price fra Monash University's Center for Astrophysics (MoCA) og School of Physics and Astronomy tilføjede:

"Vi plejede at tro, at andre solsystemer ville dannes ligesom vores, med planeterne alle i kredsløb i samme retning omkring en enkelt sol. Men med de nye billeder ser vi en hvirvlende skive af gas og støv, der kredser om to stjerner. Det var ret overraskende også at opdage, at skiven kredser vinkelret på de to stjerners kredsløb.

"Utroligt, to stjerner mere blev set kredsende om den skive. Så hvis planeter blev født her, ville der være fire sole på himlen!

"ALMA er bare et fantastisk teleskop, det lærer os så meget om, hvordan planeter i andre solsystemer bliver født."

Forskningen er støttet af Monash Warwick Alliance, etableret af University of Warwick og Monash University i 2012 som et modigt og innovativt projekt for at udvikle en alliance med en bredde, omfang og effekt ud over standard praksis i sektoren.