Ny forskning ledd av en astronom vid University of Warwick har hittat det första bekräftade exemplet på ett dubbelstjärnesystem som har vänt sin omgivande skiva till en position som hoppar över dessa stjärnors omloppsplan. Det internationella teamet av astronomer använde Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array (ALMA) för att få högupplösta bilder av skivan i Asteroidbälte.

Det övergripande systemet presenterar den ovanliga synen av en tjock ring av gas och damm som cirkulerar i rät vinkel mot binärstjärnans omloppsbana. Fram till nu har denna uppställning bara funnits i teoretikers medvetande, men ALMA-observationen bevisar att polära skivor av denna typ existerar, och kan till och med vara relativt vanligt.

Den nya forskningen publiceras idag (14 januari) av Royal Society University Research Fellow Dr. Grant M. Kennedy vid University of Warwicks institution för fysik och Center for Exoplanets and Habitability i Natur astronomi i en artikel med titeln "A circumbinary protoplanetary disc in a polar configuration".

Dr Grant M. Kennedy vid University of Warwick sa:

"Skivor rika på gas och damm ses runt nästan alla unga stjärnor, och vi vet att minst en tredjedel av de som kretsar kring enstaka stjärnor bildar planeter. Vissa av dessa planeter hamnar inte i linje med stjärnans spinn, så vi har undrat om en liknande sak kan vara möjlig för cirkumbinära planeter. En egenhet i dynamiken gör att en så kallad polär felställning bör vara möjlig, men tills nu hade vi inga bevis på felinriktade skivor där dessa planeter kan bildas."

Dr Kennedy och hans forskarkollegor använde ALMA för att fastställa orienteringen av ringen av gas och damm i systemet. Binärens omloppsbana var tidigare känd, från observationer som kvantifierat hur stjärnorna rör sig i förhållande till varandra. Genom att kombinera dessa två delar av information kunde de fastställa att dammringen överensstämde med en perfekt polär omloppsbana. Detta betyder att medan stjärnbanorna kretsar runt varandra i ett plan, som två hästar som går runt på en karusell, skivan omger dessa stjärnor i rät vinkel mot deras banor, som ett gigantiskt pariserhjul med karusellen i centrum.

Dr. Grant M. Kennedy från University of Warwick tillade:

"Det kanske mest spännande med denna upptäckt är att skivan visar några av samma signaturer som vi tillskriver dammtillväxt i skivor runt enstaka stjärnor. Vi ser det som att planetbildningen åtminstone kan komma igång i dessa polära cirkumbinära skivor. Om resten av planetbildningsprocessen kan hända, det kan finnas en hel population av felinriktade cirkumbinära planeter som vi ännu inte har upptäckt, och saker som konstiga säsongsvariationer att tänka på."

Om det fanns en planet eller planetoid i den inre kanten av dammringen, själva ringen skulle framstå från ytan som ett brett band som stiger nästan vinkelrätt från horisonten. Den polära konfigurationen betyder att stjärnorna verkar röra sig in och ut ur skivplanet, ger föremål två skuggor ibland. Årstider på planeter i sådana system skulle också vara annorlunda. På jorden varierar de under året när vi kretsar runt solen. En polär cirkumbinär planet skulle ha årstider som också varierar eftersom olika breddgrader får mer eller mindre belysning genom hela den binära omloppsbanan.

Medförfattare Dr Daniel Price vid Monash Universitys Center for Astrophysics (MoCA) och School of Physics and Astronomy lade till:

"Vi brukade tro att andra solsystem skulle bildas precis som vårt, med planeterna som alla kretsar i samma riktning runt en enda sol. Men med de nya bilderna ser vi en virvlande skiva av gas och damm som kretsar runt två stjärnor. Det var ganska överraskande att också finna att skivan kretsar i rät vinkel mot de två stjärnornas omloppsbana.

"Otroligt, ytterligare två stjärnor sågs kretsa runt skivan. Så om planeter föddes här skulle det finnas fyra solar på himlen!

"ALMA är bara ett fantastiskt teleskop, det lär oss så mycket om hur planeter i andra solsystem föds."

Forskningen stöds av Monash Warwick Alliance, etablerat av University of Warwick och Monash University 2012 som ett djärvt och innovativt projekt för att utveckla en allians med en bredd, omfattning och inverkan utöver standardpraxis i branschen.