Prawie połowa gwiazd wielkości Słońca jest binarna. Według badań Uniwersytetu w Kopenhadze układy planetarne wokół gwiazd podwójnych mogą bardzo różnić się od układów wokół gwiazd pojedynczych. Wskazuje to na nowe cele w poszukiwaniach pozaziemskich form życia.
Ponieważ jedyna znana planeta z życiem, Ziemia, krąży wokół Słońca, układy planetarne wokół gwiazd o podobnej wielkości są oczywistym celem dla astronomów próbujących zlokalizować życie pozaziemskie. Prawie co druga gwiazda w tej kategorii jest gwiazdą podwójną. Nowe wyniki badań na Uniwersytecie w Kopenhadze wskazują, że układy planetarne formują się w zupełnie inny sposób wokół gwiazd podwójnych niż wokół gwiazd pojedynczych, takich jak Słońce.
„Wynik jest ekscytujący, ponieważ poszukiwanie życia pozaziemskiego zostanie wyposażone w kilka nowych, niezwykle potężnych instrumentów w nadchodzących latach. To zwiększa znaczenie zrozumienia, w jaki sposób planety powstają wokół różnych typów gwiazd. Takie wyniki mogą wskazać miejsca, które byłyby Szczególnie interesujące jest badanie istnienia życia” – mówi profesor Jes Kristian Jørgensen z Instytutu Nielsa Bohra na Uniwersytecie Kopenhaskim, kierujący projektem.
Wyniki projektu, w którym uczestniczą również astronomowie z Tajwanu i USA, zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.
Wybuchy kształtują układ planetarny
Nowe odkrycie zostało dokonane na podstawie obserwacji młodej gwiazdy podwójnej, znajdującej się około 1000 lat świetlnych od Ziemi, przeprowadzonych przez teleskopy ALMA w Chile. Układ podwójny gwiazd, NGC 1333-IRAS2A, otoczony jest dyskiem składającym się z gazu i pyłu. Obserwacje mogą dostarczyć naukowcom jedynie migawki z punktu ewolucji układu podwójnego gwiazd. Zespół uzupełnił jednak obserwacje symulacjami komputerowymi sięgającymi zarówno wstecz, jak i w przód w czasie.
„Obserwacje pozwalają nam przybliżyć gwiazdy i zbadać, w jaki sposób pył i gaz poruszają się w kierunku dysku. Symulacje powiedzą nam, która fizyka jest w grze i jak gwiazdy ewoluowały do obserwowanego przez nas zdjęcia oraz ich przyszłą ewolucję ”, wyjaśnia Postdoc Rajika L. Kuruwita, Instytut Nielsa Bohra, drugi autor artykułu w Nature.
Warto zauważyć, że ruch gazu i pyłu nie odbywa się w sposób ciągły. W pewnych momentach – zazwyczaj przez stosunkowo krótkie okresy od dziesięciu do stu lat na tysiąc lat – ruch staje się bardzo silny. Gwiazda podwójna staje się dziesięć do stu razy jaśniejsza, dopóki nie powróci do swojego normalnego stanu.
Przypuszczalnie cykliczność można wytłumaczyć dwoistością gwiazdy podwójnej. Obie gwiazdy otaczają się nawzajem iw określonych odstępach czasu ich wspólna grawitacja będzie oddziaływać na otaczający dysk gazowo-pyłowy w sposób, który powoduje, że ogromne ilości materii spadają w kierunku gwiazdy.
„Spadający materiał spowoduje znaczne ogrzewanie. Ciepło sprawi, że gwiazda będzie znacznie jaśniejsza niż zwykle”, mówi Rajika L. Kuruwita, dodając:
„Rozbłyski te rozerwą dysk gazu i pyłu. Podczas gdy dysk ponownie się odbuduje, rozbłyski mogą nadal wpływać na strukturę późniejszego układu planetarnego”.
Komety niosą cegiełki na całe życie
Obserwowany układ gwiazd jest wciąż zbyt młody, aby mogły powstać planety. Zespół ma nadzieję uzyskać więcej czasu obserwacyjnego w ALMA, co pozwoli zbadać powstawanie układów planetarnych.
W centrum uwagi znajdą się nie tylko planety, ale także komety:
„Komety prawdopodobnie będą odgrywać kluczową rolę w tworzeniu możliwości rozwoju życia. Komety często mają wysoką zawartość lodu z obecnością cząsteczek organicznych. Można sobie wyobrazić, że cząsteczki organiczne są zachowywane w kometach w epokach, w których znajduje się planeta. jałowe, a późniejsze zderzenia komet wprowadzą molekuły na powierzchnię planety” – mówi Jes Kristian Jørgensen.
W tym kontekście ważne jest zrozumienie roli impulsów:
„Ogrzewanie spowodowane wybuchami spowoduje parowanie ziaren pyłu i otaczającego je lodu. Może to zmienić skład chemiczny materiału, z którego powstają planety”.
Chemia jest więc częścią zakresu badań:
„Długości fal pokrywane przez ALMA pozwalają nam zobaczyć dość złożone cząsteczki organiczne, a więc cząsteczki o 9-12 atomach i zawierające węgiel. Takie cząsteczki mogą być budulcem dla bardziej złożonych cząsteczek, które są kluczowe dla życia, jakie znamy. Na przykład aminokwasy kwasy, które zostały znalezione w kometach.”
Potężne narzędzia dołączają do poszukiwania życia w kosmosie
ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) nie jest pojedynczym instrumentem, ale 66 teleskopami działającymi w koordynacji. Pozwala to na uzyskanie znacznie lepszej rozdzielczości, niż mogłaby uzyskać pojedynczy teleskop.
Wkrótce nowy Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) dołączy do poszukiwań życia pozaziemskiego. Pod koniec dekady JWST zostanie uzupełniony przez ELT (Europejski Wielki Teleskop) i niezwykle potężny SKA (Square Kilometer Array), które mają rozpocząć obserwacje w 2027 roku. ELT ze swoim 39-metrowym lustrem będzie największym optycznym teleskopem na świecie i będzie mógł obserwować warunki atmosferyczne egzoplanet (planety poza Układem Słonecznym, red.). SKA będzie składać się z tysięcy teleskopów w Afryce Południowej i Australii pracujących w koordynacji i będzie mieć dłuższe fale niż ALMA.
„SKA umożliwi bezpośrednią obserwację dużych cząsteczek organicznych. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba działa w podczerwieni, która jest szczególnie odpowiednia do obserwacji cząsteczek w lodzie. Wreszcie, nadal mamy ALMA, która jest szczególnie dobrze przystosowana do obserwacji cząsteczek w formie gazowej Połączenie różnych źródeł zapewni mnóstwo ekscytujących wyników” – podsumowuje Jes Kristian Jørgensen.
Tło
Zespół miał czas na obserwację przez teleskopy ALMA w Chile, aby obserwować podwójny układ gwiazd NGC 1333-IRAS2A w obłoku molekularnym Perseusza. Odległość od Ziemi do gwiazdy podwójnej wynosi około 1000 lat świetlnych, co w kontekście astronomicznym jest dość niewielką odległością. Utworzony około 10 000 lat temu, jest bardzo młodą gwiazdą.
Dwie gwiazdy układu podwójnego są oddalone od siebie o 200 jednostek astronomicznych (AU). AU równa się odległości od Ziemi do Słońca. Dla porównania najdalsza planeta Układu Słonecznego, Neptun, znajduje się 30 jednostek astronomicznych od Słońca.