Tworzące się wokół gwiazd pyłowe dyski mogą czasem przyjmować zdeformowane, trudne do wytłumaczenia kształty. Najnowsze badania NASA pokazują jedno z możliwych wyjaśnień, biorące pod uwagę ruch gwiazdy poprzez chmury gazu, które wypełniają przestrzeń międzygwiazdową.

W dyskach, tworzących się dookoła gwiazd, znajdują się głównie skalne odłamki, a także drobny pył, pochodzący ze zderzeń krążących skał ze sobą. Podczas swojego ruchu poprzez galaktykę gwiazda przelatuje przez chmury gazu o małej gęstości, wypełniające przestrzeń międzygwiazdową. Jednak wystarczająco gęsta chmura powoduje powstanie siły, która działa na orbitujące w dysku cząsteczki pyłu. Siła jest słaba, więc jej oddziaływanie jest widoczne najbardziej w przypadku najmniejszych okruchów – o średnicy mikrometrów. W efekcie cząsteczki te zmieniają swoje trajektorie.

Obraz pyłowego dysku wokół HD 61005 otrzymany przy użyciu teleskopu Hubble’a (kolory rzeczywiste). Po lewej stronie zaznaczono kierunek ruchu gwiazdy.

Doświadczalnie wpływ ruchu gwiazdy poprzez gazowe obłoki na kształt dysków został potwierdzony przez zespół Johna Debesa z NASA. Naukowcy wykorzystali teleskop Hubble’a do obserwacji pyłu m.in. dookoła oddalonej o 340 lat świetlnych gwiazdy HD 32297, znajdującej się w konstelacji Oriona. Badania pokazały, że wnętrze dysku, o wielkości porównywalnej do wielkości Układu Słonecznego, było wygięte w charakterystyczny sposób, odpowiadający oddziaływaniu z gazem o względnej prędkości 15 km/s. Komplementarne obserwacje potwierdziły, że w rejonie gwiazdy istotnie znajdują się takie chmury.

Potwierdzono, że kształt, jaki przybiera pyłowy dysk, zależy od reakcji cząsteczek pyłu na wiatr międzygwiazdowy i jest określany przez względną orientację chmury i dysku. W przypadku, gdy dysk jest ustawiony prostopadle do kierunku wiatru, tak jak dla gwiazdy HD 61005 w gwiazdozbiorze Rufy, krawędź dysku jest wygięta przeciwnie do kierunku ruchu – drobny pył „zostaje z tyłu”, tworząc cylindryczny ślad. Jeśli natomiast dysk jest ustawiony wzdłuż kierunku ruchu gwiazdy, zostaje zdeformowany – spłaszczony z jednej strony i rozwiany z drugiej, a drobny pył jest wywiewany z dysku. Co ważne, grawitacja gwiazdy w znacznym stopniu przeważa nad oddziaływaniem z gazowymi chmurami, dlatego interakcji ulega głównie na drobny pył na obrzeżach dysku.

Wynik symulacji oddziaływania pyłowego dysku wokół HD 61005 z chmurami gazu w przestrzeni międzygwiazdowej. Widoczny jest charakterystyczny cylindryczny ogon, ciągnący się za gwiazdą.

Analizowane przez Debesa układy mają ok. 100 milionów lat i przypominają Układ Słoneczny tuż po utworzeniu się planet. Mimo że naukowcy nie wiedzą, czy w dyskach tych są planety, dokładna analiza zachodzących tam zjawisk pozwoli wyjaśnić proces formowania się lodowych gigantów, jak Urana i Neptuna, oraz dalszych lodowych obiektów, znajdujących się w Pasie Kuipera.

Astronomowie przypisywali czasem zgięcia i deformacje dysków do obecności nieodkrytych planet lub efektów przejścia obok innej gwiazdy. Model Debesa pokazuje, że głównym sprawcą mogą być chmury gazowe, co każe zachować więcej ostrożności przy poszukiwaniu planet pozasłonecznych.

Autor

Teresa Kubacka