Konstnärens intryck av en av de två stjärnorna i FU Orionis binära system, omgiven av en materialskiva. Kredit:NASA/JPL-Caltech
Vad har UX Tauri, RW Aurigae, AS 205, Z CMajoris och FU Orionis gemensamt? De är unga stjärnsystem med skivor där planeter kan bildas. Det verkar som om dessa skivor stördes av stjärnflyg eller andra nära möten på senare tid. Astronomer vill veta:störde dessa händelser planetbildningen i skivorna? Vad gör de? Händer detta i andra system? Och upplevde vårt eget solsystem ett konstigt möte i sin ungdom?
Några svar finns i en studie gjord av astronomen Nicolás Cuello vid universitetet i Grenoble Alpes som leder ett team som studerar rollen av stjärnflyg. I en ny artikel diskuterar de de processer som dessa system genomgår. De undersökte chanserna för en given disk att uppleva en förbiflygning/möte och klassificerade typerna av möten. Teamet studerade också en uppsättning skivor för att förstå vad som händer under varje typ av möte och tittade på konsekvenserna av förbiflygningar för planetbildning i andra system. Slutligen tittade de på möjliga ledtrådar till en förbiflygning som vårt eget solsystem kan ha upplevt.
Allt börjar när stjärnfödseln sker i moln av gas och damm. Processen skapar grupper av heta, unga stjärnor samlade. Med tiden försvinner några av dessa kluster. När stjärnor lämnar boet kan de passera nära andra system, vilket orsakar störningar på planetbildande skivor. Cuello och hans team kom till slutsatsen att nära möten kommer att röra upp eller till och med störa dessa skivor någon gång i deras utveckling.
"Stjärna förbiflygningar och möten sker oftare än tidigare uppskattat," sa Cuello i en e-postdiskussion. "Dessa händer sannolikt när stjärnor är mycket unga (mindre än en miljon år) och har planetbildande skivor runt omkring. Dessa skivor påverkas kraftigt av gravitationsstörningar från närliggande stjärnor, vilket ändrar de initiala förhållandena vid början av planetbildningen. Detta Det är därför som det måste beaktas i våra modeller."
FU Orionis och dess tillhörande nebulosa. Det är troligt att nebulosan stördes av en förbiflygning, och ljusningen är en effekt av händelsen. Kredit:ESO
Förbiflygningar är inte särskilt sällsynta, enligt Cuello. "Jag skulle säga att åtminstone hälften av stjärnorna och deras skivor påverkas/formas av förbiflygningar", sa han. "En viktig aspekt att lyfta fram är att sannolikheten för sådana störningar minskar med tiden men aldrig går till noll. Så även mer utvecklade stjärnor (med planetsystem runt omkring) kan uppleva en förbiflygning under sin livstid. I så fall kan vissa planeter kanske hamna på felinriktade banor i förhållande till resten av planetsystemet eller till och med fångas av störstjärnan."
Hur mycket skada kan en förbiflygning göra?
I typiska stjärnbildande regioner spelar avstånden roll. En majoritet av stjärnorna med protoplanetära skivor upplever nära förbiflygningar - sådana inom tusen astronomiska enheter. Det motsvarar ungefär halva avståndet från solen till Oortmolnet i vårt solsystem. Vissa av dessa möten kan verkligen störa en disk. Till exempel, om en inkräktande stjärna färdas i en prograd riktning, i en parabolisk bana som penetrerar skivan, kan den göra tillräckligt med skada för att ändra formen på skivan. Ibland orsakar skadan av en inkräktare bildandet av en andra skiva av material.
Detta är i själva verket vad som händer med stjärnan FU Orionis. Tack vare en nära förbiflygning som kraschade genom dess skiva, verkar FU Orionis ljusna med en faktor tusen på ungefär ett år. Och sådana störningar är uppenbara i andra unga system också.
Under vissa möten går skivan igenom vad som kallas "tidal trunkering". Det kan ta bort upp till 80 procent av diskens massa. Detta har en katastrofal effekt på planetbildningen eftersom mötet minskar mängden material som behövs för att bilda protoplaneter. Sådana förbiflygningar kan också skapa dammfällor. Teoretiskt sett kan det vara platser där planetesimaler kan växa, med tillräckligt med tid.
Ett galleri med förbiflygningskandidater som störs av stjärnflyg visas i spritt ljus. Kredit:Francois Menard (ISO-Oph 2, DO Tau, RW Aur och FU Ori med tillstånd av Iain Hammond), Nicolas Cuello, Daniel J. Price
I vissa fall kan en nära förbiflygning sprida planeter inom system, eller till och med kasta ut en planet. De kvarlämnade kunde flyttas in i banor som påminner om Plutos - excentriska och felinriktade med systemets plan. (För att vara tydlig, Plutos udda omloppsbana beror inte på en förbiflygning. Det är mer troligt att gravitationspåverkan från Neptunus och andra jätteplaneter har format dess udda omloppsbana.)
Stjärna förbiflygningar och vårt solsystem
Upplevde vårt eget solsystem stjärnflyg förbi under dess bildande? Det är en möjlighet som Cuello och hans kollegor utforskar i sin tidning. Ett sådant möte i eller mycket nära vårt födelsemoln kunde ha format solnebulosan. I slutändan skulle det ha påverkat skivans storlek och dess massa. Det är svårt att veta hur många gånger detta kan ha hänt, men anmärkningsvärt är att protosolnebulosan där solen föddes lämnades i en ganska cirkulär form och de flesta av planeterna rör sig i ganska cirkulära, regelbundna banor.
Cuello och hans team drog dock slutsatsen att solsystemets omloppsarrangemang kunde ha påverkat fördelningen av trans-neptuniska objekt (regionen strax bortom Neptunus, där Pluto kretsar). Det är också möjligt att en eller flera stjärnor passerade och störde Oorts moln. Astronomer har hittat några kandidater som de studerar för att se om den här hypotesen fungerar.
Visst har vårt solsystem upplevt andra, nyare möten under sin långa historia. Scholz's Star, till exempel, tros ha passerat genom Oorts moln för cirka 70 000 år sedan. För närvarande ligger denna dubbelstjärna cirka 22 ljusår från oss. Passagen verkade inte påverka banorna för någon av planeterna, men den hade förmodligen en mycket liten effekt på antalet Oort Cloud-objekt som kastades ut i långa omloppsbanor runt solen. Ändå förblir det ett användbart exempel på effekten som en passerande stjärna kan ha på ett planetsystem eller en protoplanetarisk skiva. + Utforska vidare
