За последние два десятилетия были обнаружены тысячи планет, вращающихся вокруг других звезд, помимо нашего Солнца. Некоторые из этих планет вращаются вокруг двух звезд, как и дом Люка Скайуокера, Татуин. Планеты рождаются в протопланетных дисках – теперь у нас есть замечательные наблюдения за ними благодаря ALMA, – но большинство дисков, изученных до сих пор, вращаются вокруг одиночных звезд. Экзопланеты Татуина образуют диски вокруг двойных звезд, так называемые околумбинарные диски.
Изучение мест рождения планет Татуина дает уникальную возможность узнать, как планеты формируются в различных средах. Астрономы уже знают, что орбиты двойных звезд могут искривляться и наклонять диск вокруг себя, что приводит к смещению околумбинарного диска относительно плоскости орбиты родительских звезд. Например, в исследовании 2019 года, проведенном Грантом Кеннеди из Уорикского университета, Великобритания, ALMA обнаружила поразительный околумбинарный диск в полярной конфигурации.
«В ходе нашего исследования мы хотели узнать больше о типичной геометрии околумбинарных дисков», – сказал астроном Ян Чекала из Калифорнийского университета в Беркли.
Чекала и его команда использовали данные ALMA для определения степени выравнивания девятнадцати протопланетных дисков вокруг двойных звезд. «Данные ALMA с высоким разрешением были критически важны для изучения некоторых из самых маленьких и слабых окружных дисков», – сказал Чекала.
Астрономы сравнили данные ALMA околомбинарных дисков с дюжиной планет "Татуин", которые были обнаружены с помощью космического телескопа Кеплера. К своему удивлению, команда обнаружила, что степень смещения двойных звезд и их окружных дисков сильно зависит от орбитального периода родительских звезд.
Чем короче орбитальный период двойной звезды, тем больше вероятность того, что у нее будет диск, совпадающий с ее орбитой. Однако двоичные файлы с периодами более месяца обычно содержат неправильно выровненные диски.
«Мы видим явное перекрытие между маленькими дисками, вращающимися компактными двойными системами и околоземными планетами, обнаруженными с помощью миссии Кеплера», – сказал Чекала.
Поскольку основная миссия Кеплера длилась 4 года, астрономы смогли обнаружить планеты вокруг двойных звезд, которые вращаются вокруг друг друга менее чем за 40 дней. И все эти планеты были выровнены по орбитам своих звезд.
Давняя загадка заключалась в том, могло ли быть много смещенных планет, которые Кеплеру было бы трудно найти. «Благодаря нашему исследованию мы теперь знаем, что, вероятно, не существует большой популяции смещенных планет, которые пропустил Кеплер, поскольку околумбинарные диски вокруг жестких двойных звезд также обычно выровнены со своими звездными хозяевами», – добавил Чекала.
Тем не менее, основываясь на этом открытии, астрономы приходят к выводу, что смещенные планеты вокруг широких двойных звезд должны быть где-то поблизости и что это будет захватывающая популяция для поиска с помощью других методов поиска экзопланет, таких как прямое построение изображений и микролинзирование. (Миссия НАСА Кеплер использовала метод транзита, который является одним из способов найти планету.)
Чекала теперь хочет выяснить, почему существует такая сильная корреляция между (неправильным) выравниванием диска и периодом обращения двойной звезды. «Мы хотим использовать существующие и будущие объекты, такие как ALMA и Very Large Array следующего поколения, для изучения структуры дисков с высочайшей точностью», – сказал он, – «и попытаться понять, как деформированные или наклонные диски влияют на среду формирования планет и как это может влиять на население планет, образующихся внутри этих дисков."
«Это исследование является прекрасным примером того, как новые открытия основываются на предыдущих наблюдениях», – сказал Джо Пеше, руководитель программы Национального научного фонда для NRAO и ALMA. "Выявление тенденций в популяции околумбинарных дисков стало возможным только благодаря использованию архивных программ наблюдений, предпринятых сообществом ALMA в предыдущих циклах."
Национальная радиоастрономическая обсерватория – объект Национального научного фонда, управляемый в соответствии с соглашением о сотрудничестве Associated Universities, Inc.