Экзопланета обнаружена в полярном диске двух звезд
Мы живем в эпоху открытия экзопланет. Мы научились одной вещи: не удивляться видам экзопланет, которые мы продолжаем открывать. Мы обнаружили планеты, на которых может идти дождь из стекла или даже железа, планеты, представляющие собой остатки скалистых ядер газовых гигантов, лишенных атмосферы, и дрейфующие планеты-изгои, не привязанные к какой-либо звезде. Теперь астрономы обнаружили доказательства существования экзопланеты в околодвойном диске вокруг двойной звезды. В этом открытии примечательно то, что диск имеет полярную конфигурацию. Это означает, что экзопланета движется вокруг своей двойной звезды по околополярной орбите, и это первая планета, обнаруженная учеными. AC Геркулес (AC Her) — двойная звезда, расположенная на расстоянии около 4200 световых лет от нас. Главная звезда хорошо изучена, а ее партнер невидим. У него есть полярный круговой диск, что необычно, но не является чем-то необычным. В новой статье группа исследователей представляет доказательства существования полярной экзопланеты.
Статья называется «AC Her: Свидетельства существования первой полярной циркумбинарной планеты». Он опубликован на сервере препринтов arXiv. Ведущий автор — Ребекка Мартин из Невадского центра астрофизики Университета Невады, Лас-Вегас. «Мы изучаем геометрию постасимптотической ветви гигантов (AGB) двойной звезды AC Her и ее окружного диска. Мы показываем, что наблюдения описывают двойную орбиту, перпендикулярную диску», — пишут авторы. Диск близок к стабильному полярному выравниванию, объясняют авторы, и диск имеет большой внутренний радиус. «Наиболее вероятным объяснением очень большого внутреннего радиуса пыли является наличие планеты внутри окружного диска». В окружном диске есть характерный разрыв, который сигнализирует о присутствии планеты. В выводах есть некоторая неопределенность, и отчасти она связана с размером диска и полости, в которой находятся звезды в центре. В околополярном диске действуют разные силы разной силы, которые формируют звездную полость. «Размер полости окружного газового диска зависит от разделения двойной системы, ее эксцентриситета и наклона диска относительно двойной орбиты», - объясняют исследователи.
В циркумполярном расположении полость в середине системы, где находятся звезды, должна быть небольшой. «Поэтому размер двойной полости является важным показателем наклона диска относительно двойной орбиты», — пишут они. Диск в полярной ориентации может простираться до 1,6 а.е. до того, как начнется звездная полость. Это большая пылевая полость, и ее размер подтверждает существование экзопланеты. «Полярная конфигурация диска AC Her не помогает объяснить наличие большой пылевой полости, поскольку диск с полярной ориентацией имеет меньший размер полости, чем компланарный диск», — объясняют Мартин и ее коллеги. «Лучшим объяснением остается наличие планеты в диске. Следовательно, это первое свидетельство существования полярной циркумбинарной планеты». Формирование планет в диске одинаково, независимо от того, является ли диск компланарным или циркумполярным. Но в системе AC Her есть еще один фактор. Первичная звезда является звездой пост-AGB, то есть она уже покинула главную последовательность и прошла фазу красного гиганта. Во время этой фазы звезда сильно расширяется, разрывая близлежащие планеты в клочья и предвещая их гибель. Таким образом, эта планета может быть экзопланетой второго поколения, преобразованной из обломков разрушенных планет первого поколения.
Циркулярный диск не совсем полярный. Полярный диск наклонен на 90° к плоскости орбиты двойной системы, но этот отклонен лишь на 9%. «Это первый наблюдаемый полярный циркумбинарный диск вокруг звезды post-AGB», — пишут авторы. Внутренний край пылевого диска находится дальше, чем должен быть, и это еще один признак наличия экзопланеты. Важно отметить, что это не звезда главной последовательности и что астрономы никогда не видели полярную околозвездную планету вокруг звезд не главной последовательности. «Поэтому это первое наблюдательное свидетельство существования полярной циркумбинарной планеты», — отмечают авторы. Эта планета находится в околозвездном диске, а не в каком-либо из околозвездных дисков. Околозвездный диск фактически подает материал в околозвездные диски внутри звездной полости, который может стать топливом для формирования новых планет. Но когда полярный околозвездный диск подает материал в полярные околозвездные диски, устройство может быть нестабильным. В конце концов, полярный околозвездный диск может стать копланарным.
Система AC Her — не первая двойная звезда с полярным диском. О первом было объявлено в 2019 году вокруг звезды HD 98800. (HD 98800 на самом деле представляет собой четверную звезду, содержащую пару двойных звезд.) Но поскольку эта необычная система является первым полярным циркумбинарным диском, на котором может находиться экзопланета, она требует более тщательного изучения. Мы многого не знаем о планете, но это неудивительно. Даже обнаружить одну из этих планет крайне сложно. Лучшим доказательством этого являются характеристики самого диска. Но в этом исследовании команда лишь выявила вероятное наличие планеты. Мы ничего не знаем о его массе, радиусе или чем-либо еще. Что это за планета? Определяет ли его формирование в полярном циркумбинарном диске его характеристики? Что ждет его в будущем? Ответы на эти вопросы придется подождать.
