Παρατηρήθηκε διπλό σύστημα αστέρων στα πρώτα στάδια εξέλιξής του

579

Το διπλό αστρικό σύστημα SVS 13 βρίσκεται στα αρχικά στάδια σχηματισμού του, σε απόσταση 980 ετών φωτός από τη Γη, στο μοριακό νέφος του Περσέα. Η πολύ νεαρή ηλικία του, καθώς και η κοντινή του απόσταση από τη Γη, το καθιστούν ιδανικό για μελέτη. Γι’ αυτόν το λόγο, έχει αποτελέσει επίκεντρο έρευνας τις τελευταίες τρεις δεκαετίες, με την ελπίδα ότι μπορεί να δώσει απαντήσεις σε ερωτήματα για τον σχηματισμό πλανητικών συστημάτων γύρω από διπλούς αστέρες.

Παρατηρήσεις του συστήματος έδειξαν ότι έχουν σχηματιστεί εντός αυτού τρεις πρωτοπλανητικοί δίσκοι, από τους οποίους ενδέχεται να προκύψουν στο μέλλον εξωπλανήτες. Τα ευρήματα της μελέτης του SVS 13 από το Πανεπιστήμιο του Manchester δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό The Astronomical Journal.

Κατά τις πρώτες παρατηρήσεις, που πραγματοποιήθηκαν στο ορατό τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, ήταν ορατός μόνο ο ένας εκ των δύο αστέρων του συστήματος. Στα πρώτα στάδια σχηματισμού τους, οι αστέρες είναι δύσκολο να παρατηρηθούν στα ορατά μήκη κύματος, καθώς περιβάλλονται από πρωτοπλανητικούς δίσκους. Είναι, όμως, ορατοί στα ραδιοκύματα. Έτσι, όταν παρατηρήθηκε με ραδιοτηλεσκόπιο η περιοχή του SVS 13, διαπιστώθηκε ότι πρόκειται για διπλό αστέρα. Αυτή η ανακάλυψη εξέπληξε τους επιστήμονες, καθώς οι δύο αστέρες που αποτελούν διπλό σύστημα φαίνεται να βρίσκονται σε διαφορετικά στάδια της εξέλιξής τους. Τα τελευταία χρόνια, χρησιμοποιήθηκαν για την μελέτη δεδομένα που συλλέχθηκαν από τα ραδιοτηλεσκόπια Very Large Array (VLA) στις ΗΠΑ και Atacama Large Millimeter Array (ALMA) στη Χιλή.

Στο παρελθόν, έχουν παρατηρηθεί εξωπλανήτες που περιφέρονται γύρω από διπλούς αστέρες. Ωστόσο, δεν έχει διαπιστωθεί ο τρόπος με τον οποίο σχηματίστηκαν αυτά τα πλανητικά συστήματα. Το κυρίαρχο μοντέλο για τον σχηματισμό πλανητικών συστημάτων αφορά απλούς αστέρες, όπως ο Ήλιος. Σύμφωνα με αυτό, ένα νέφος αερίων και σκόνης καταρρέει λόγω της βαρύτητάς του και το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του συγκεντρώνεται σχηματίζοντας έναν «πρωτοαστέρα»₁. Η υπόλοιπη μάζα του νέφους σχηματίζει έναν δίσκο, που περιφέρεται γύρω από τον πρωτοαστέρα. Ονομάζεται πρωτοπλανητικός δίσκος και από αυτόν θα προκύψουν οι πλανήτες, οι δορυφόροι, οι νάνοι πλανήτες, οι αστεροειδείς και τα υπόλοιπα ουράνια σώματα του πλανητικού συστήματος. Το μοντέλο αυτό επιβεβαιώνεται από παρατηρήσεις πλανητικών συστημάτων.

Η διαδικασία αυτή γίνεται πιο πολύπλοκη σε διπλά συστήματα αστέρων. Σε αυτά δημιουργούνται δύο πρωτοαστέρες, οι οποίοι αλληλεπιδρούν μεταξύ τους βαρυτικά, με αποτέλεσμα να περιφέρονται γύρω από το κοινό κέντρο μάζας τους. Ακόμη, ασκούν παλιρροϊκές δυνάμεις στα υλικά του πρωτοπλανητικού δίσκου και σε ουράνια σώματα που ενδέχεται να σχηματιστούν. Οι περισσότεροι αστέρες στο σύμπαν ανήκουν σε διπλά συστήματα. Ωστόσο, μικρό ποσοστό των εξωπλανητών που έχουν εντοπιστεί περιφέρονται γύρω από διπλά συστήματα αστέρων. Μέχρι στιγμής, δεν γνωρίζουμε πολλά για τον τρόπο σχηματισμού πλανητικών συστημάτων σε τέτοιο περιβάλλον, ιδιαίτερα για τα πρωταρχικά στάδιά του. Έτσι, το σύστημα SVS13 αποτελεί εξαιρετική ευκαιρία για να παρατηρήσουμε τη διαδικασία καθώς εξελίσσεται.

Η μακροχρόνια παρατήρηση του συστήματος SVS 13 και η συλλογή δεδομένων κατέστησε δυνατό τον υπολογισμό φυσικών χαρακτηριστικών, όπως η μάζα των αστέρων, καθώς και η μάζα και η θερμοκρασία των πρωτοπλανητικών δίσκων. Επιπλέον, έγινε εφικτή η καταγραφή των τροχιών τους, η οποία οδήγησε στην κατανόηση της γεωμετρίας και του προσανατολισμού του συστήματος. Συγκεκριμένα, σήμερα γνωρίζουμε ότι οι δύο αστέρες, που βρίσκονται στα αρχικά στάδια σχηματισμού τους, έχουν αθροιστικά μάζα ίση με αυτή του Ήλιου και απέχουν μεταξύ τους περίπου 90 αστρονομικές μονάδες₂. Η περίοδος περιφοράς των αστέρων γύρω είναι περίπου 850 έτη.

Το σημαντικότερο εύρημα είναι η ύπαρξη τριών πρωτοπλανητικών δίσκων. Έχει σχηματιστεί ένας δίσκος γύρω από κάθε αστέρα και ένας στο εξωτερικό των τροχιών τους, που περικλείει και τους δύο. Το μεγαλύτερο μέρος της μάζας βρίσκεται στον εξωτερικό πρωτοπλανητικό δίσκο, ο οποίος φαίνεται να διοχετεύει μάζα στους άλλους δύο. Ο εξωτερικός δίσκος έχει σπειροειδή μορφή, με βραχίονες που εκτείνονται σε απόσταση 500 αστρονομικών μονάδων, και βρίσκεται στα πρώτα στάδια σχηματισμού του. Καθένας από τους τρεις πρωτοπλανητικούς δίσκους ενδέχεται να οδηγήσει τελικά στην δημιουργία ενός ξεχωριστού πλανητικού συστήματος.

1. Θα ξεκινήσει να θεωρείται αστέρας όταν ξεκινήσει η πυρηνική σύντηξη στο εσωτερικό του.

2. Μία αστρονομική μονάδα ισούται με την απόσταση της Γης από τον Ήλιο.