En stjerneflugt for 3 millioner år siden kan hjælpe med at forstå formen på vores solsystem

Usædvanlige aspekter af vores solsystem - inklusive tilstedeværelsen af ​​en mulig Planet 9 langt fra solen - kan være et resultat af den tætte tilgang af en anden stjerne i sin spædbarnsalder.

Andre aspekter af solsystemet - såsom en indhyllende sky af kometer og de mærkelige baner af dværgplaneter - kan også være et resultat af den tætte interaktion, der kaster tingene helter-skelter.

Spørgsmålet er; er sådanne stjerneflyvninger i stand til at banke planeter, kometer og asteroider skæve samt ændre hele planetariske systemer?

Den binære stjerne HD 106906 er vært for en mystisk, asymmetrisk disk med kometær støv og en kæmpe exoplanet HD 106906 b, der er placeret meget langt fra både den binære og disken. Nære flybys af andre stjerner kunne have gravitationsmæssigt forstyrret planeten, og forskere opdagede, at de to lyse stjerner til øverste højre passerede nær HD 106906 for ca. 3 Myr år siden. (Paul Kalas, UC Berkeley)

UC Berkeley- og Stanford University-astronomer mener, at de har fundet bevis for et svar på dette spørgsmål i et fjernt binært system, som de diskuterer i en ny artikel offentliggjort i The Astronomical Journal.

I det aktuelle system - HD 106906 beliggende omkring 300 lysår fra Jorden i retning af stjernebilledet Crux - kan en planet, der kredser om en ung binær stjerne, være blevet forstyrret af et andet par stjerner, der skøjte for tæt på systemet mellem 2 og 3 for millioner år siden, kort efter, at planeten dannede sig fra en hvirvlende disk med støv og gas.

Hvis det bekræftes, styrker dette argumenter, der lukker stjernemangler, til at forme planetariske systemer og kan bestemme, om de har havneplaneter med stabile baner eller ej.

Paul Kalas, en UC Berkeley adjunkt professor i astronomi, siger: ”Et af mysterierne, der opstår ved studiet af eksoplaneter, er, at vi ser systemer, hvor planeterne er ujævn, selvom de er født på en flad, cirkulær disk.

”Måske ramte en kosmisk tsunami disse systemer og omorganiserede alt omkring dem, men vi har ikke haft bevis. Vores papir giver sjældne observationsbeviser for en af ​​disse flybys, der forsigtigt påvirker et af planetens systemer i galaksen. ”

Astronomer søger allerede efter en stjernefly i vores solsystemets fortid, men da det sandsynligvis skete for 4,6 milliarder år siden, er det meste af beviset koldt. Stjernesystemet, som astronomerne studerede, identificeret kun med nummeret HD 106906 og placeret omkring 300 lysår fra Jorden i retning af stjernebilledet Crux, er meget ung, kun ca. 15 millioner år gammel.

De forbipasserende stjerner har muligvis haft indflydelse på vores unge solsystem, der tegner sig for de fjerne kredsløb af kometer i Oort-skyen, Kuiper Belt-objekter som Sedna og den hypotetiske Planet Nine. En ny undersøgelse offentliggjort af astronomer Robert De Rosa og Paul Kalas præsenterer opdagelsen af ​​to stjerner, der fløj af den binære stjerne HD 106906, og muligvis forklarer, hvorfor dens fjerne gasgigantplanet HD 106906 b forbliver i en stabil bane i stedet for at blive et interstellært objekt som sådan som 'Oumuamua (Paul Kalas, UC Berkeley)

Stellar fly-by, useriøse stjerner og nomadeplaneter

Kalas - der studerer unge, nyligt dannede planetariske systemer for at prøve at forstå, hvad der skete i de første år af vores eget solsystem - fokuserede først på HD 106906 i 2015, efter at det blev fundet at have en massiv planet i en meget usædvanlig bane.

Planeten, kaldet HD 106906 b, har en masse, der er cirka 11 gange Jupiters, og den kredser om HD 106906 - for nylig afsløret for at være en binær stjerne - i en bane 738 gange bredere end Jorden og vippede omkring 21 grader fra planet for planet disk, der indeholder alt andet materiale omkring stjernen.

Kalas brugte både Gemini Planet Imager på Gemini-teleskopet i de chilenske Andesbjergene og Hubble-rumteleskopet for at se nærmere på HD 106906 og opdagede, at stjernen også har et komisk bælte i bånd. Planetens underlige bane og det faktum, at støvskiven i sig selv er asymmetrisk, indikerede, at noget havde forstyrret det unge system.

Gemini Planet Imager på Gemini South-teleskopet. På billedet omfatter GPI de tre kasselignende komponenter, der er fastgjort til teleskopet og hænger tættest på observationsgulvet. Andre kasselignende komponenter på teleskopet er andre instrumenter. (Manuel Paredes / Gemini Observatory / AURA)

Kalas og hans kolleger - inklusive Robert De Rosa, en tidligere UC Berkeley postdoc, der nu er forsker ved Stanfords Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology - foreslog, at planeten var blevet sparket ud af sit solsystem ved interaktioner med en anden som endnu - uset planet i systemet eller af en forbipasserende stjerne.

Kalas og De Rosa mener nu, at begge skete: Planeten blev sparket ind i en excentrisk bane, da den kom farligt tæt på den centrale binære stjerne, et scenario foreslået i 2017 af teoretikeren Laetitia Rodet og hendes samarbejdspartnere fra Grenoble-observatoriet i Frankrig.

Gentagne gravitationsspark fra det binære ville hurtigt have kastet planeten ud i interstellar rum, men de forbipasserende stjerner reddede planeten ved at skubbe dens bane til en mere sikker afstand fra det binære.

Gaia-rumobservatoriet gav dem de data, de havde brug for for at teste deres hypotese. Gaia, der blev lanceret i 2012 af Det Europæiske Rumorganisation, indsamler præcise målinger af afstand, position og bevægelse for 1,3 milliarder stjerner i Mælkevejen Galaxy, et katalog, der er 10.000 gange større end Gaias forgænger, Hipparcos.

Kalas og De Rosa samlet Gaia-oplysninger om 461 stjerner i den samme klynge som HD 106906 og beregnet deres position bagud i tiden - vendte det kosmiske ur så at sige - og opdagede, at et andet binært stjernesystem muligvis har nærmet sig nok 3 millioner år siden at ændre planetens system.

En kunstners gengivelse af Gaia-rumteleskopet (ESA)

Kalas siger: ”Hvad vi har gjort her, er faktisk at finde de stjerner, der kunne have givet HD 106906 b det ekstra tyngdekraft, et andet spark, så det blev langvarig, ligesom en hypotetisk Planet Nine ville være i vores solsystem. ”

De fandt også, at den binære stjerne kom ind på en bane, der lå inden for ca. 5 grader fra systemets disk, hvilket gjorde det endnu mere sandsynligt, at mødet havde en stærk og varig indvirkning på HD 106906.

Sådanne dobbelt spark kan være vigtige for at stabilisere planeter, asteroider og kometer omkring stjerner. Som Kalas forklarer: ”At studere HD 106906 planetarisk system er som at gå tilbage i tiden for at se Oort skyen af ​​kometer, der dannes omkring vores unge stjerne.

”Vores egne kæmpeplaneter sparkede gravitationsmæssigt utallige kometer udad i store afstande. Mange blev udkastet fuldstændigt og blev interstellare genstande som Oumuamua, men andre blev påvirket af forbipasserende stjerner. Det andet spark med en stjernefly kan fjerne en komets bane fra eventuelle yderligere møder med planeterne og redde den fra udsigten til udsprøjtning. Denne kæde af begivenheder bevarede det mest primitive solsystemmateriale i en dyb frysning langt fra solen i milliarder af år. ”

Kalas - der håber, at fremtidige observationer, såsom et opdateret katalog over Gaia-målinger, vil tydeliggøre betydningen af ​​flyby på HD 106906 - siger: ”Vi startede med 461 mistænkte og opdagede to, der var på forbrydelsesstedet.

”Deres nøjagtige rolle vil blive afsløret, når vi samler flere beviser.”

Original forskning: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab0109/meta

Kommentarer

Oprindeligt offentliggjort på sciscomedia.co.uk den 1. marts 2019.