Тройная звездная система либо скрывает планету, либо бросает вызов законам физики.

Космос полон странных вещей, но на расстоянии более 1300 световых лет от Земли есть звездная система под названием GW Orionis, из-за которой многие другие странные явления кажутся откровенно скучными.

Во-первых, у GW Orionis три звезды вместо одной обычной. Два вращаются вокруг друг друга, а третий вращается вокруг пары. Мы уже находимся на территории, более странной, чем «Звездные войны».

И это еще не все. Три звезды с их часовыми орбитами окружены тремя кольцами пыли и газа. Такие кольца, называемые «протопланетными дисками», поскольку они содержат строительные блоки более крупных объектов, таких как планеты и луны, широко распространены.

Что необычно, так это ориентация дисков GW Orionis. Они смещены, как стопка тарелок с зажатой между ними галькой. Они, говоря астрономическим языком, «разорваны».

Разрыв диска настолько странный, что астрономы, изучающие GW Orionis, могут понять все это только вообразив, что там есть планета-гигант из пыли и газа, добавляющая к смеси свою собственную гравитацию.

Проблема в том, что нет веских доказательств того, что в тройной звездной системе есть какая-либо такая планета.

В совокупности три звезды, шаткие диски и невидимая планета делают GW Orionis одной из самых странных звездных систем в истории наблюдений.

Разгадка тайны физической конструкции GW Orionis — это не просто нишевая одноразовая головоломка. Это также рассказало бы нам больше о фундаментальных процессах, лежащих в основе формирования всех планет, включая нашу собственную.

Вниз по космической кроличьей норе.

Астрономы впервые заметили GW Orionis еще в 1940-х годах. Но только в 1991 году новое поколение звездочетов с горящими глазами, глядя в мощные телескопы, начало подозревать, что в системе больше одной звезды.

Астрономам потребовалось еще 20 лет исследований, чтобы прийти к выводу, что в GW Orionis есть три звезды и протопланетный диск, окружающий их всех. Именно тогда открытия начали действительно накапливаться — и стало яснее, насколько странным на самом деле является GW Orionis.

Трехзвездочные системы необычны, но не редки. По оценкам НАСА, около 10 процентов из примерно 7 миллиардов звездных систем в нашей галактике имеют три звезды. Что редко, так это то, что система с тремя звездами также имеет протопланетные диски.

Оттуда все стало еще страннее. В 2017 году Стефан Краус, астроном из Эксетерского университета в Соединенном Королевстве, и его коллеги внимательно изучили GW Orionis с помощью Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакамы и очень большого телескопа Европейской южной обсерватории, расположенных на севере Чили. Они обнаружили, что диски системы смещены и порваны, и опубликовали свои выводы в журнале Science в сентябре 2020 года.

Год спустя группа под руководством Джереми Смоллвуда из Университета Невады опубликовала в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества исследование, в котором впервые была предпринята попытка смоделировать разорванные диски Г. В. Ориониса, чтобы объяснить их. Они думают, что происходит то, что по крайней мере одна очень массивная планета прячется где-то в кольцах GW Orionis.

Если это так, то это будет самая первая планета, которую мы нашли на «околотройной орбите», то есть она вращается вокруг трех звезд.

Несколько недель спустя в The Astrophysical Journal Letters группа под руководством Цзяцина Би из Университета Виктории в Канаде продолжила работу, начатую командой Смоллвуда. Группа Би оценила размер и массу колец GW Orionis и пришла к выводу, что самое внешнее кольцо, находящееся в 31 миллиарде миль от центра системы, является самым большим из когда-либо зарегистрированных протопланетных дисков с такой же массой, как 245 Земли.

«В трех пылевых кольцах достаточно твердых частиц, чтобы образовать множество ядер планет-гигантов», — писали они.

Как и команда Смоллвуда, команда Би пришла к выводу, что одни только звезды не должны разрывать три диска.

«Поэтому это намекает на какой-то другой механизм», — писали они.

«Одна из самых захватывающих гипотез, — добавили Би и его коллеги, — заключается в том, что [слезы] производятся встроенными компаньонами, начиная от звездной массы и заканчивая суперземлями».

Другими словами, вероятно, существует очень большая планета, а может быть, и больше, которая сидит в пыли и все мутит.

Обнаружение огромной планеты, или двух, или трех среди пыли и газа вокруг запутанной сложной трехзвездной системы было бы огромным открытием.

«Если планеты могут образовываться вокруг трех звезд, это означает, что формирование планет происходит намного устойчивее, чем мы когда-то думали», — сказал Смоллвуд The ​​Daily Beast.

И если процесс формирования планет действительно настолько силен, мы могли бы ожидать, что будем находить планеты во все более и более странных местах по мере того, как будем лучше искать.

Есть признаки того, что это уже происходит. Группа под руководством Иэна Макдональда, астронома из Манчестерского университета в Соединенном Королевстве, получила данные с ныне несуществующего космического телескопа НАСА и обнаружила то, что, по их мнению, представляет собой горстку холодных, темных, свободно плавающих планет, которые не вращаться вокруг любой звезды. Астрономы описали свое исследование в августовском номере Ежемесячных уведомлений Королевского астрономического общества.

Большая планета, большие сомнения.

Обнаружение планеты вокруг GW Orionis может объяснить разорванные диски системы, а также согласуется с нашим расширяющимся представлением о том, что и где находятся планеты. Но Смоллвуд, Би и другие просто предполагают, что вокруг GW Orionis есть планета. Ни у кого нет ни малейших доказательств существования какой-либо планеты.

И это еще не все. Ни один телескоп не может видеть достаточно далеко и с достаточной точностью, чтобы разглядеть планету — даже большую — в пыли на расстоянии 1300 световых лет от Земли.

«Исследование возможной планеты может быть только на уровне моделирования», — сказал Би The Daily Beast.

Надер Хагигипур, специалист по планетарной динамике из Гавайского университета в Маноа, возражает против предположения о наличии планет. Это отражает дурную астрономическую привычку, сказал он The Daily Beast. С тех пор, как была открыта первая планета за пределами нашей Солнечной системы,

«когда люди застревали в объяснении явления, они бросали в него планету», — сказал он.

Это стало своего рода аналитическим пластырем для покрытия неполного понимания космоса.

Эта практика стала настолько широко распространена в астрономии, что, по словам Хагигипура, породила клише:

«Не могу объяснить, скажи, что в ней есть планета».

Проблема в том, что «никто, абсолютно никто никогда не беспокоится о том, может ли там на самом деле образоваться эта планета», — сказал Хагигипур.

По его мнению, GW Orionis слишком нестабилен для развития планеты — процесс, который занимает многие миллионы лет. Исследования Смоллвуда и Би не являются строгой наукой:

«То, что они сделали, остается на уровне идеи», — сказал Хагигипур.

Но Смоллвуд и Би защищают свою работу. Смоллвуд сказал, что пригодность GW Orionis для формирования планет в любом случае выходит за рамки его исследований; он и его команда просто пытались определить, могут ли одни только звезды GW Orionis объяснить странные диски системы.

И Би добавил, что GW Orionis теоретически должен быть в состоянии сформировать планету, поэтому разумно смоделировать ее наличие.

«Предполагать наличие планеты в диске GW Orionis, по крайней мере, правильно».

Этот спор не разрешится до тех пор, пока кто-нибудь внимательно не рассмотрит GW Orionis и не определит, есть ли там планета. Только тогда мы сможем с уверенностью сказать, является ли странная трехзвездная система с ее неровными кольцами доказательством того, что планеты могут формироваться практически где угодно — или только в спокойной, стабильной среде.

Но это будет невозможно, пока у нас не появятся гораздо лучшие телескопы, сказал Би.

«Мы с нетерпением ждем ответа… в будущем».

Тем временем некоторые ученые, изучающие GW Orionis, могут просто продолжать строить догадки.