Datorillustration av en binär stjärna. Bildkredit: Carnegie Institution. Klicka för att förstora.
Nytt teoretiskt arbete visar att gasjätteplanetbildning kan förekomma kring binära stjärnor på ungefär samma sätt som det förekommer kring enstaka stjärnor som solen. Arbetet presenteras idag av Dr. Alan Boss från Carnegie Institutionens avdelning för jordmagnetism (DTM) vid American Astronomical Society-mötet i Washington, DC. Resultaten tyder på att gasjätteplaneter, som Jupiter, och bebodda jordliknande planeter, kunde vara vanligare än tidigare trott. Ett dokument som beskriver dessa resultat har accepterats för publicering i Astrophysical Journal.
"Vi tenderar att fokusera på att leta efter andra solsystem runt stjärnor precis som vår sol", säger Boss. "Men vi lär oss att planetsystem kan hittas runt alla slags stjärnor, från pulsars till M-dvärgar med bara en tredjedel av vår solmassa."
Två av tre stjärnor i Vintergatan är medlem i ett binärt eller multipelstjärnsystem, där stjärnorna kretsar runt varandra med separationer som kan sträcka sig från att vara nästan i kontakt (nära binärer) till tusentals ljusår eller mer (breda binärer). De flesta binärer har separationer som liknar avståndet från solen till Neptun (~ 30 AU, där 1 AU = 1 astronomisk enhet = 150 miljoner kilometer - avståndet från jorden till solen).
Det har inte varit tydligt om planetsystembildning kan inträffa i typiska binära stjärnsystem, där de starka gravitationskrafterna från en stjärna kan störa planetbildningsprocesserna runt den andra stjärnan, och vice versa. Tidigare teoretiskt arbete antydde faktiskt att typiska binära stjärnor inte skulle kunna bilda planetariska system. Planetjägare har dock nyligen hittat ett antal gasjätteplaneter i bana kring binära stjärnor med en rad separationer.
Boss fann att om chockuppvärmningen till följd av gravitationskrafter från följeslagaren är svag, så kan gasjätteplaneter bildas i planetbildande skivor på ungefär samma sätt som de gör kring enstaka stjärnor. Den planetbildande skivan skulle förbli sval till att iskornen förblir fast och därmed möjliggör tillväxten av de fasta kärnorna som måste uppnå flera jordmassor för att den konventionella mekanismen för gasjätteplanetbildning (kärnanslutning) ska lyckas.
Boss-modeller visar ännu mer direkt att den alternativa mekanismen för gas-jätteplanetbildning (skivinstabilitet) kan fungera lika bra i binära stjärnsystem som runt enstjärniga stjärnor, och i själva verket kan till och med uppmuntras av den andra stjärnans gravitationskrafter. . I Boss 'nya modeller drivs den planetbildande skivan i omloppsbana runt en av stjärnorna snabbt för att bilda täta spiralarmar, inom vilka självgraviterande klumpar av gas och damm bildas och börjar processen att dra sig ner till planetstorlekar. Processen är otroligt snabb och kräver mindre än 1 000 år för att bilda täta klumpar i en annars föga skiva. Det skulle finnas gott om utrymme för jordliknande planeter att formas närmare den centrala stjärnan efter att gasgigantplaneterna har bildats, på ungefär samma sätt som vårt eget planetariska system tros ha bildats.
Boss påpekar, "Detta resultat kan ha djupgående konsekvenser genom att det ökar sannolikheten för bildandet av planetariska system som liknar våra egna, eftersom binära stjärnor är regeln i vår galax, inte undantaget." Om binära stjärnor kan skydda planetariska system som består av yttre gasjätteplaneter och inre jordliknande planeter, blir sannolikheten för andra bebobara världar plötsligt ungefär tre gånger mer sannolik - upp till tre gånger så många stjärnor kan vara värdar för planetariska system liknande vår egen. NASAs planer på att söka efter och karakterisera jordliknande planeter under det kommande decenniet skulle då vara så mycket mer sannolikt att lyckas.
En av de viktigaste återstående frågorna om de teoretiska modellerna är rätt mängd chockuppvärmning inuti den planetbildande skivan, liksom den mer allmänna frågan om hur snabbt skivan kan svalna. Boss och andra forskare arbetar aktivt för att bättre förstå dessa uppvärmnings- och kylprocesser. Med tanke på den växande observationsbeviset för gasjätteplaneter i binära stjärnsystem tyder de nya resultaten på att chockuppvärmning i binära skivor inte kan vara för stor, eller att det skulle förhindra gasjätteplanetbildning.
Originalkälla: Carnegie News Release
