Komputerowa ilustracja binarna gwiazda. Zdjęcie: Carnegie Institution. Kliknij, aby powiększyć.
Nowe prace teoretyczne pokazują, że formacja planet gazowo-gigantycznych może zachodzić wokół gwiazd podwójnych w podobny sposób, jak wokół pojedynczych gwiazd, takich jak Słońce. Praca jest dziś prezentowana przez dr Alana Bossa z Departamentu Magnetyzmu Ziemskiego Carnegie Institution na spotkaniu American Astronomical Society w Waszyngtonie. Wyniki sugerują, że gigantyczne planety gazowe, takie jak Jowisz, i planety ziemskie nadające się do zamieszkania mogą być bardziej rozpowszechnione niż wcześniej sądzono. Artykuł opisujący te wyniki został zaakceptowany do publikacji w czasopiśmie Astrophysical Journal.
„Staramy się skupiać na poszukiwaniu innych układów słonecznych wokół gwiazd, takich jak nasze Słońce”, mówi Boss. „Ale dowiadujemy się, że systemy planetarne można znaleźć wokół wszystkich rodzajów gwiazd, od pulsarów po karły M, mając tylko jedną trzecią masy naszego Słońca.”
Dwie z każdych trzech gwiazd Drogi Mlecznej należą do układu podwójnego lub wielokrotnego, w którym gwiazdy krążą wokół siebie z odstępami, które mogą wahać się od bliskiego kontaktu (bliskie układy binarne) do tysięcy lat świetlnych lub more (szerokie pliki binarne). Większość plików binarnych ma odstępy podobne do odległości od Słońca do Neptuna (~ 30 AU, gdzie 1 AU = 1 jednostka astronomiczna = 150 milionów kilometrów - odległość od Ziemi do Słońca).
Nie jest jasne, czy formowanie się układu planetarnego może nastąpić w typowych układach podwójnych gwiazd, w których silne siły grawitacyjne z jednej gwiazdy mogą zakłócać procesy formowania się planety wokół drugiej gwiazdy i odwrotnie. Wcześniejsze prace teoretyczne sugerowały, że typowe gwiazdy podwójne nie byłyby w stanie tworzyć układów planetarnych. Jednak łowcy planet odkryli ostatnio wiele gazowo-gigantycznych planet krążących wokół podwójnych gwiazd o różnym zakresie separacji.
Szef odkrył, że jeśli ogrzewanie uderzeniowe wynikające z sił grawitacyjnych z gwiazdy towarzyszącej jest słabe, wówczas gazowe planety-olbrzymy są w stanie formować się w dyski formujące planety w podobny sposób jak wokół pojedynczych gwiazd. Dysk formujący planetę pozostawałby wystarczająco chłodny, aby ziarna lodu pozostały stałe, a tym samym pozwalałyby na wzrost stałych rdzeni, które muszą osiągnąć masę wielokrotną masy Ziemi, aby konwencjonalny mechanizm formowania się planet gazowo-gigantycznych (akrecja rdzenia) odniósł sukces.
Modele Bossa pokazują jeszcze bardziej bezpośrednio, że alternatywny mechanizm formowania się gigantycznych planet gazowych (niestabilność dysku) może działać równie dobrze w układach podwójnych gwiazd, jak wokół pojedynczych gwiazd, aw rzeczywistości może być nawet wspierany przez siły grawitacyjne drugiej gwiazdy . W nowych modelach Bossa dysk formujący planetę na orbicie wokół jednej z gwiazd jest szybko napędzany w celu utworzenia gęstych ramion spiralnych, w których tworzą się grawitacyjne grudki gazu i pyłu i rozpoczynają proces kurczenia się do rozmiarów planet. Proces ten jest niesamowicie szybki i wymaga mniej niż 1000 lat, aby gęste grudki utworzyły się na dysku bez cech. Po powstaniu planet gazowo-gigantycznych byłoby dużo miejsca dla planet podobnych do Ziemi, które mogłyby się zbliżyć do gwiazdy centralnej, w podobny sposób, jak się uformował nasz system planetarny.
Szef zauważa: „Ten wynik może mieć głębokie implikacje, ponieważ zwiększa prawdopodobieństwo powstania układów planetarnych podobnych do naszego, ponieważ gwiazdy podwójne są w naszej galaktyce regułą, a nie wyjątkiem”. Jeśli gwiazdy binarne mogą schronić układy planetarne złożone z zewnętrznych gazowo-gigantycznych planet i wewnętrznych planet podobnych do Ziemi, prawdopodobieństwo innych światów mieszkalnych nagle staje się z grubsza trzykrotnie bardziej prawdopodobne - nawet trzykrotnie więcej gwiazd może być gospodarzami dla układów planetarnych podobny do naszego. Plany NASA dotyczące poszukiwania i charakteryzowania planet podobnych do Ziemi w następnej dekadzie byłyby znacznie bardziej prawdopodobne.
Jednym z kluczowych pozostałych pytań dotyczących modeli teoretycznych jest poprawna ilość ciepła uderzeniowego wewnątrz dysku formującego planetę, a także bardziej ogólne pytanie, jak szybko dysk może się ochłodzić. Szef i inni badacze aktywnie pracują, aby lepiej zrozumieć te procesy ogrzewania i chłodzenia. Biorąc pod uwagę rosnące dowody obserwacyjne na gigantyczne planety gazowe w układach podwójnych gwiazd, nowe wyniki sugerują, że nagrzewanie się wstrząsów w dyskach podwójnych nie może być zbyt duże, lub zapobiegałoby tworzeniu się planet gigantycznych.
Oryginalne źródło: Carnegie News Release
