Зміна світла навколо зірки під назвою TW Hydrae свідчить про те, що гігантські диски матеріалу, що оточує зірку, нерівномірні й обертаються під дещо різними кутами нахилу.
Нові сигнали вказують на те, що існує три таких хитких диска, а їх неправильне розташування вказує на наявність кількох планет-дитинків, які формуються, їх гравітація тягне за диски та тягне їх убік.
«Ми ніколи раніше не бачили такого на протопланетному диску. Це робить систему набагато складнішою, ніж ми спочатку думали», — каже астроном Джон Дебес з AURA для ESA та Наукового інституту космічного телескопа.
TW Hydrae протягом багатьох років представляє особливий інтерес для планетологів. Йому лише близько 8 мільйонів років. Це дуже молодо для зірки; Сонцю, для порівняння, приблизно 4,6 мільярда років. Він настільки молодий, що ще не почав спалювати водень у своєму ядрі.
Вона все ще набирає масу та стискається, оскільки гравітація тісніше зв’язує зірку, коли вона росте. Він становить близько 60 відсотків маси Сонця, але має трохи більший радіус, ніж Сонце. Дійсно, вважається, що TW Hydrae виглядає дуже схожим на Сонце, коли воно було новонародженим.
Коли зірки утворюються, вони вбирають пил і газ із простору навколо себе. Цей матеріал збирається в диск, який обертається навколо зірки, живлячись на неї з внутрішнього краю. Саме з цього диска народжуються планети. Частини матеріалу злипаються разом, утворюючи все більші й більші згустки, які стикаються один з одним, утворюючи планети.
Оскільки вони народилися з більш-менш плоского диска, ці планети обертаються навколо зірки в більш-менш плоскій площині навколо зірки, коли все повністю сформовано.
TW Hydrae орієнтована таким чином, що ми можемо бачити цей протопланетний диск лицем до лиця. І оскільки він знаходиться лише на відстані приблизно 200 світлових років від нас, у нас є місця в першому ряду планетарного будівельного майданчика, який здається дуже схожим на нашу рідну систему, який може запропонувати розуміння того, як народилася Сонячна система.
Ще в 2017 році астрономи, аналізуючи зображення телескопа Хаббл, помітили тінь, що охоплює диск TW Hydrae, обертаючись за годинниковою стрілкою кожні 16 років. У той час вони вважали, що ця тінь може бути доказом невидимої планети-дитинка, яка збирається з матеріалу на диску та змушує частини диска обертатися в дещо інших площинах.
У 2021 році астрономи повернули Hubble до TW Hydrae для додаткових спостережень. І тут все стало трохи хитрим.
«Ми виявили, що тінь зробила щось зовсім інше», — каже Дебес.
«Коли я вперше подивився на дані, я подумав, що зі спостереженням щось пішло не так, оскільки це було не те, що я очікував. Спочатку я був збентежений, і всі мої співробітники думали: що відбувається? Нам справді потрібно почухали голови, і нам знадобився час, щоб знайти пояснення».
Команда розробила кілька потенційних рішень і провела широке моделювання, щоб побачити, чи зможуть вони зрозуміти, що спричинило дивну зміну в тіні. Результати показали, що найбільш імовірним поясненням є не лише один, а два хитких диска, які відкидають тінь на третій зовнішній диск, що натякає на наявність другої планети-дитинка.
«Дві планети мають бути досить близько одна до одної», — пояснює Дебес. «Якби один рухався набагато швидше за інший, це було б помічено під час попередніх спостережень. Це схоже на два гоночні автомобілі, які знаходяться близько один до одного, але один повільно обганяє та об’їжджає інший».
Дані свідчать про те, що перший диск знаходиться на відстані від 5 до 6 астрономічних одиниць від TW Hydrae, а другий – між 6 і 7 астрономічними одиницями. Для контексту Юпітер обертається навколо Сонця на відстані 5,2 астрономічних одиниць, тому це цілком узгоджується з архітектурою Сонячної системи.
Коли вони обертаються, їх гравітаційна взаємодія змушує диски злегка нахилятися відносно один одного, утворюючи тіні, які затемнюють частини диска, більш віддалені від зірки. Глибина тіні передбачає нахил орбіти від 5 до 7 градусів відносно зовнішнього диска.
І це також узгоджується з Сонячною системою. Хоча планети тут здебільшого скупчені навколо плоскої площини, нахили їхніх орбіт змінюються до 7 градусів (це Меркурій) або 17, якщо рахувати Плутон. Це означає, що TW Hydrae може запропонувати нам вікно в те, як нахил орбіти Сонячної системи став таким, яким він є.
Немає сумніву, що майбутні спостереження за цією захоплюючою зіркою та її дитинчам планетною системою є планами. Можливо, за допомогою потужніших інструментів ми зможемо знайти ще більше нових світів.
Дослідження опубліковано в The Astrophysical Journal.
