Сама планета не отбрасывает тени. Но он делает тяжелую работу, притягивая к себе материал около звезды и деформируя внутреннюю часть диска. Скрученный, смещенный внутренний диск отбрасывает свою тень на поверхность внешнего диска.Группа астрономов во главе с Джоном Дебесом из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд, говорит, что этот сценарий является наиболее правдоподобным объяснением тени, которую они заметили в звездной системе TW Hydrae, расположенной на расстоянии 192 световых лет в созвездии Гидры. также известная как женская водяная змея.
Возраст звезды составляет примерно 8 миллионов лет, и она немного менее массивна, чем наше Солнце. Исследователи обнаружили это явление, проанализировав 18-летние архивные наблюдения, сделанные космическим телескопом Хаббла НАСА.«Это самый первый диск, на котором у нас есть так много изображений за такой длительный период времени, что позволяет нам увидеть этот интересный эффект», — сказал Дебес. «Это дает нам надежду, что это явление тени может быть довольно обычным явлением в молодых звездных системах».Дебес представит результаты своей команды 7 января на зимнем собрании Американского астрономического общества в Грейпвайн, штат Техас.
Первым ключом к разгадке этого явления Дебес стал яркость диска, изменяющуюся с положением. Астрономы, использующие спектрограф изображения космического телескопа Хаббла (STIS), впервые отметили эту асимметрию яркости в 2005 году. Но у них был только один набор наблюдений, и они не могли сделать окончательного определения природы загадочного объекта.
В ходе поиска в архиве команда Дебеса собрала шесть изображений из разных эпох. Наблюдения проводились STIS и камерой ближнего инфракрасного диапазона и многообъектным спектрометром Хаббла (NICMOS).STIS оснащен коронографом, который блокирует звездный свет на расстоянии примерно 1 миллиарда миль от звезды, что позволяет Хабблу смотреть на звезду так же близко, как Сатурн к нашему Солнцу. Со временем структура, казалось, двигалась по диску против часовой стрелки, пока в 2016 году не оказалась в том же положении, что и на изображениях, сделанных в 2000 году.
Этот 16-летний период озадачил исследователей. Первоначально они думали, что элемент является частью диска, но короткий период означал, что элемент перемещался слишком быстро, чтобы физически находиться на диске.
По законам гравитации диски вращаются с ледяной скоростью. Самым внешним частям диска TW Hydrae потребуются столетия, чтобы совершить один оборот.«Тот факт, что я видел такое же движение на расстоянии более 10 миллиардов миль от звезды, был довольно значительным и сказал мне, что я видел нечто, отпечатанное на внешнем диске, а не то, что происходило непосредственно в самом диске», — сказал Дебес. . «Лучшее объяснение состоит в том, что это тень, движущаяся по поверхности диска».Исследовательская группа пришла к выводу, что все, что создавало тень, должно быть глубоко внутри диска шириной в 41 миллиард миль, настолько близко к звезде, что его невозможно отобразить с помощью Хаббла или любого другого современного телескопа.
Наиболее вероятный способ создания тени — это иметь внутренний диск, наклоненный относительно внешнего диска. Фактически, субмиллиметровые наблюдения TW Hydrae с помощью Большой миллиметровой решетки Атакамы (ALMA) в Чили предположили возможную деформацию внутреннего диска.
Но что вызывает деформацию дисков? «Наиболее вероятный сценарий — это гравитационное влияние невидимой планеты, которая вытягивает материал из плоскости диска и скручивает внутренний диск», — объяснил Дебес. «Смещенный диск находится внутри орбиты планеты».Учитывая относительно короткий 16-летний период движения тени, подобной часам, планета, по оценкам, находится примерно в 100 миллионах миль от звезды — примерно так же близко, как Земля от Солнца.
Планета была бы размером примерно с Юпитер, чтобы иметь достаточную гравитацию, чтобы вытащить материал из плоскости главного диска. Гравитационное притяжение планеты заставляет диск колебаться или прецессировать вокруг звезды, давая тени ее 16-летний период вращения.Недавние наблюдения TW Hydrae, сделанные ALMA в Чили, подтверждают наличие планеты.
ALMA обнаружил разрыв в диске примерно в 9 миллионах миль от TW Hydrae. Разрыв значительный, потому что он может быть признаком невидимой планеты, расчищающей путь в диске.
Это новое исследование Хаббла предлагает уникальный способ поиска планет, скрывающихся во внутренней части диска, и изучения того, что происходит очень близко к звезде, чего нельзя достичь при получении прямых изображений с помощью современных телескопов. «Что удивительно, так это то, что мы можем узнать что-то о невидимой части диска, изучая внешнюю область диска и измеряя движение, местоположение и поведение тени», — сказал Дебес. «Это исследование показывает нам, что даже эти большие диски, внутренние области которых не наблюдаются, все еще динамичны или изменяются обнаруживаемым образом, о чем мы даже не догадывались».Космический телескоп Хаббла — это проект международного сотрудничества между НАСА и Европейским космическим агентством. Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, управляет телескопом. Научный институт космического телескопа (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд, проводит научные операции Хаббла.
STScI управляется для НАСА Ассоциацией университетов для исследований в области астрономии в Вашингтоне, округ Колумбия.