Oko dvojnih zvijezda mogu nastajati brojni divovski planeti

Planeti koji kruže oko dviju zvijezda dugo su se smatrali rijetkim iznimkama, više nalik prizorima iz znanstvene fantastike nego uobičajenim svjetovima u svemiru. Novo istraživanje astrofizičara sa Sveučilišta Lancashire sada pokazuje da bi takvi sustavi mogli biti znatno plodniji nego što se dosad pretpostavljalo.

Prema računalnim simulacijama objavljenima u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, dvojne zvijezde doista stvaraju burno gravitacijsko okruženje u svojoj blizini. No dalje od zvjezdanog para, diskovi plina i prašine mogu se pretvoriti u iznimno učinkovita mjesta za nastanak velikih planeta.

Svjetovi s dvostrukim zalaskom nisu samo fikcija

Dvojne zvijezde česte su u Mliječnoj stazi. Umjesto jedne zvijezde u središtu sustava, ondje se nalaze dvije zvijezde koje kruže jedna oko druge i zajedno oblikuju gravitacijsko okruženje oko sebe.

Upravo je ta gravitacija dugo bila razlog zbog kojeg su astronomi smatrali da planeti u takvim sustavima teško nastaju. U blizini dviju mladih zvijezda disk plina i prašine izložen je snažnim gravitacijskim poremećajima. Orbite postaju nestabilne, a mlada planetarna tijela teško mogu dovoljno dugo ostati u povoljnim uvjetima da bi postupno rasla.

Zbog toga su se cirkumbinarni planeti, odnosno svjetovi koji kruže oko obiju zvijezda u sustavu, dugo smatrali neobičnim i rijetkim pojavama. Tatooine iz Ratova zvijezda, s dvama suncima na nebu, postao je najpoznatiji primjer takvog svijeta u popularnoj kulturi. Nova istraživanja, međutim, pokazuju da ih priroda možda stvara znatno češće nego što se donedavno pretpostavljalo.

Blizu zvijezda vlada kaos, dalje od njih nastaje prilika

Istraživački tim koristio je napredne računalne simulacije kako bi pratio razvoj plinskih diskova oko mladih dvojnih zvijezda. Ti diskovi su osnovni materijal iz kojeg nastaju planeti.

Rezultati su pokazali jasnu granicu. Unutarnji dio diska, najbliži zvjezdanom paru, ponaša se kao opasna zona. Ondje su gravitacijski utjecaji toliko snažni da se planeti teško mogu oblikovati i zadržati stabilne orbite.

“Blizu dvojne zvijezde jednostavno je previše burno da bi planeti nastali”, rekao je dr. Matthew Teasdale, koji je vodio istraživanje u sklopu doktorskog rada. “Ali kada se pomaknemo dalje, disk postaje idealno okruženje za nastanak planeta.”

Upravo je taj vanjski dio diska najzanimljiviji. Simulacije pokazuju da se ondje masivni disk može raspasti pod djelovanjem vlastite gravitacije. Taj proces, poznat kao gravitacijska nestabilnost, može brzo stvoriti više mladih planeta, osobito velikih plinovitih divova.

Dvojni sustavi mogu stvarati više planeta nego pojedinačne zvijezde

Prema rezultatima istraživanja, diskovi oko dvojnih zvijezda mogu fragmentacijom proizvesti više planeta nego diskovi oko pojedinačnih zvijezda. Pritom znatan dio nastalih objekata može izrasti u plinovite divove veće od Jupitera.

To je važan pomak u razumijevanju takvih sustava. Dvojne zvijezde više se ne moraju promatrati samo kao problem za nastanak planeta. Njihova gravitacija doista razara stabilnost u unutarnjim područjima, ali u udaljenijim dijelovima diska može potaknuti uvjete u kojima planeti nastaju brzo i u većem broju.

“Dvojne zvijezde nekoć su se smatrale neprijateljskim okruženjem za nastanak planeta”, rekao je dr. Dimitris Stamatellos, koji je nadzirao projekt. “Ono što sada vidimo jest da mogu biti iznimno produktivne. Kada se prođe opasna zona, planeti mogu nastati brzo i u velikom broju.”

Simulacije također pokazuju da se dio mladih planeta može izbaciti iz matičnog sustava. Nakon gravitacijskih susreta u nemirnom mladom sustavu, neki svjetovi mogu završiti kao lutajući planeti, bez zvijezde oko koje bi kružili, i nastaviti putovati međuzvjezdanim prostorom.

Više od 50 poznatih primjera i nova meta za teleskope

Dosad je otkriveno više od 50 takozvanih cirkumbinarnih egzoplaneta, uključujući nekoliko na širokim orbitama. Novo istraživanje pomaže objasniti kako takvi svjetovi mogu nastati i opstati u sustavima s dvjema zvijezdama.

Ključna je razlika između unutarnjeg i vanjskog dijela sustava. Blizu zvijezda uvjeti su previše nestabilni. Dalje od njih, masivni diskovi mogu se raspadati pod vlastitom gravitacijom i stvarati velike planete na orbitama koje im omogućuju dugotrajan opstanak.

Ta će se slika moći provjeravati budućim opservacijama. Sustavi dvojnih zvijezda s mladim diskovima mogli bi biti posebno zanimljive mete za ALMA-u, Svemirski teleskop James Webb i budući Ekstremno veliki teleskop, ELT.

“Dok planeti teško opstaju blizu svojih dvaju sunaca, dalje od njih ti se sustavi pretvaraju u dinamična okruženja za nastanak planeta”, rekao je Stamatellos.

Ako se rezultati potvrde, svjetovi s dvama suncima neće više izgledati kao kozmička rijetkost. Mogli bi biti prirodan ishod u mnogim mladim dvojnim sustavima, samo ne ondje gdje ih je najlakše zamisliti, blizu samih zvijezda, nego mnogo dalje u hladnijim i masivnijim dijelovima planetarnog diska.

Ivan Petričević

Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.