Stjerneflugter efterlader et permanent præg på nyligt dannede planetsystemer

Hvad har UX Tauri, RW Aurigae, AS 205, Z CMajoris og FU Orionis til fælles? De er unge stjernesystemer med skiver, hvor planeter kan dannes. Det ser ud til, at disse diske blev forstyrret af stjernernes forbiflyvninger eller andre tætte møder i den seneste tid. Astronomer vil gerne vide:forstyrrede disse begivenheder planetdannelsen i skiverne? Hvad laver de? Sker dette i andre systemer? Og oplevede vores eget solsystem et mærkeligt møde i sin ungdom?

Nogle svar ligger i en undersøgelse lavet af astronom Nicolás Cuello fra universitetet i Grenoble Alpes, som leder et hold, der studerer rollen som stjerneflyvere. I et nyligt papir diskuterer de de processer, disse systemer gennemgår. De undersøgte chancerne for, at enhver given disk skulle opleve en forbiflyvning/møde og klassificerede typerne af møder. Holdet studerede også et sæt diske for at forstå, hvad der sker under hver type møde, og så på konsekvenserne af forbiflyvninger for planetdannelse i andre systemer. Til sidst så de på mulige spor til en forbiflyvning, som vores eget solsystem kunne have oplevet.

Det hele begynder, når stjernefødsel sker i skyer af gas og støv. Processen skaber partier af varme, unge stjerner samlet. Over tid forsvinder nogle af disse klynger. Når stjerner forlader reden, kan de passere tæt på andre systemer, hvilket forårsager forstyrrelser af planetdannende skiver. Cuello og hans team kom til den konklusion, at nærmøder vil ophidse eller endda forstyrre disse diske på et tidspunkt i deres udvikling.

"Stjerneflugter og møder sker oftere end tidligere værdsat," sagde Cuello i en e-maildiskussion. "Disse sker sandsynligvis, når stjerner er meget unge (mindre end en million år) og har planetdannende skiver omkring. Disse skiver er stærkt påvirket af tyngdekraftsforstyrrelser fra nærliggende stjerner, som ændrer de oprindelige betingelser ved begyndelsen af ​​planetdannelsen. Dette Derfor skal der tages højde for det i vores modeller."

Flybys er ikke særlig sjældne, ifølge Cuello. "Jeg vil sige, at mindst halvdelen af ​​stjernerne og deres skiver er påvirket/formet af forbiflyvninger," sagde han. "Et vigtigt aspekt at fremhæve er, at sandsynligheden for sådanne forstyrrelser falder over tid, men aldrig går til nul. Så selv mere udviklede stjerner (med planetsystemer omkring) kan opleve en forbiflyvning i løbet af deres levetid. I så fald kan nogle planeter måske ende på forkert justerede baner i forhold til resten af ​​planetsystemet eller endda blive fanget af perturberstjernen."

Hvor meget skade kan en stjerne forbiflyvning gøre?

I typiske stjernedannende områder har afstande betydning. Et flertal af stjernerne med protoplanetariske skiver oplever tæt forbiflyvning - dem inden for tusind astronomiske enheder. Det svarer til omkring halvdelen af ​​afstanden fra solen til Oort-skyen i vores solsystem. Nogle af disse møder kan virkelig forstyrre en disk. For eksempel, hvis en ubuden stjerne bevæger sig i en prograd retning, i en parabolsk bane, der trænger ind på disken, kan den gøre nok skade til at ændre formen på disken. Nogle gange forårsager skaden fra en ubuden gæst dannelsen af ​​en anden skive af materiale.

Det er faktisk, hvad der sker med stjernen FU Orionis. Takket være en tæt forbiflyvning, der styrtede gennem dens disk, ser FU Orionis ud til at blive lysere med en faktor tusinde på omkring et år. Og sådanne forstyrrelser er også tydelige i andre unge systemer.

Under nogle møder går disken igennem det, der kaldes "tidevandsafskæring". Det kan fjerne op til 80 procent af diskens masse. Dette har en katastrofal effekt på planetdannelsen, fordi mødet reducerer mængden af ​​materiale, der skal til for at danne protoplaneter. Sådanne forbiflyvninger kan også skabe støvfælder. Teoretisk set kunne det være steder, hvor planetesimaler kunne vokse, givet nok tid.

I nogle tilfælde kan en tæt forbiflyvning sprede planeter i systemer eller endda skubbe en planet ud. De efterladte kunne blive flyttet ind i baner, der minder om Plutos - excentriske og forkert justeret med systemets plan. (For at være klar, skyldes Plutos ulige bane ikke en forbiflyvning. Det er mere sandsynligt, at gravitationspåvirkninger fra Neptun og andre gigantiske planeter har formet dens ulige bane.)

Stjerneflugter og vores solsystem

Oplevede vores eget solsystem stjernernes forbiflyvninger under dets dannelse? Det er en mulighed, som Cuello og hans kolleger udforsker i deres papir. Et sådant møde i eller meget nær vores fødselssky kunne have formet soltågen. I sidste ende ville det have haft indflydelse på størrelsen af ​​disken og dens masse. Det er svært at vide, hvor mange gange dette kan være sket, men bemærkelsesværdigt nok blev protosoltågen, hvor solen blev født, efterladt i en ret cirkulær form, og de fleste af planeterne bevæger sig i ret cirkulære, regelmæssige baner.

Cuello og hans team konkluderede imidlertid, at solsystemets kredsløbsarrangement kunne have været påvirket fordelingen af ​​trans-neptunske objekter (regionen lige uden for Neptun, hvor Pluto kredser). Det er også muligt, at en eller flere stjerner passerede igennem og forstyrrede Oort-skyen. Astronomer har fundet nogle få kandidater, som de studerer for at se, om denne hypotese holder.

Bestemt, vores solsystem har oplevet andre, nyere møder i løbet af sin lange historie. Scholz's Star, for eksempel, menes at have passeret gennem Oort-skyen for omkring 70.000 år siden. I øjeblikket ligger denne dobbeltstjerne omkring 22 lysår væk fra os. Passagen så ikke ud til at påvirke nogen af ​​planeternes kredsløb, men den havde sandsynligvis en meget lille effekt på antallet af Oort Cloud-objekter, der blev slynget ud i længere tids kredsløb omkring solen. Alligevel er det stadig et nyttigt eksempel på den effekt, som en forbipasserende stjerne kan have på et planetsystem eller en protoplanetarisk skive. + Udforsk yderligere

Nært møde for mere end 10.000 år siden vakte spiraler i tilvækstskiven