Звёздный разлад: почему некоторые молодые светила рождаются наклонёнными относительно своих протопланетных дисков?

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, Техасского университета в Остине, Йельского университета и Национального педагогического университета Тайваня обнаружили, что многие звёзды солнечного типа формируются с осью вращения, наклонённой относительно их протопланетных дисков — газопылевых структур, из которых рождаются планетные системы.

«Все молодые звёзды обладают такими дисками, но до сих пор мы мало знали об их ориентации относительно оси вращения звёзд», — пояснил Брендан Боулер, профессор физики из UCSB, изучающий формирование и эволюцию планет. Он выступил соавтором исследования, опубликованного в журнале Nature. Ранее считалось, что звёзды и их диски формируются в соосной конфигурации, как в случае с Солнцем и планетами нашей системы.

Опровержение столетних предположений

Однако новое исследование бросает вызов этим представлениям. С момента открытия экзопланет в 1990-х годах астрономы ломали голову над разнообразием углов между осями звёзд и орбитами их планет. «Особенно удивительно, что некоторые планеты движутся по орбитам, сильно наклонённым относительно оси вращения звезды», — отметила Лорен Биддл, ведущий автор исследования из UT Austin.

Ранее предполагалось, что наклоны возникают позже из-за гравитационных взаимодействий — например, при сближении с другими звёздами или массивными планетами. Однако данные ALMA, TESS и миссии Kepler (K2) показали: около трети из 49 изученных молодых звёзд уже изначально не совпадают по ориентации со своими дисками.

Наклонённые с рождения

«Это меняет наше понимание, — подчеркнул Боулер. — Теперь мы видим, что значительная часть систем рождается с наклоном, а не приобретает его позже». Результаты позволяют предположить, что известный шестиградусный наклон между Солнцем и плоскостью планетных орбит может быть частью общего сценария, а не исключением.

[Изображение: Треть из 49 изученных молодых звёзд оказались наклонёнными относительно протопланетных дисков. Автор: Лорен Биддл, Техасский университет в Остине.]

Будущие исследования

Остаётся вопрос: почему часть звёзд формируется с нарушением соосности? Учёные планируют изучить роль магнитных полей, турбулентности в дисках и внешних факторов, таких как гравитационное влияние соседних объектов. «Теперь мы знаем, что минимум треть систем изначально наклонена, — говорит Боулер. — Следующий шаг — понять механизмы, стоящие за этим».

Новые инструменты, такие как космический телескоп «Джеймс Уэбб», могут пролить свет на эту загадку, детально исследуя динамику протопланетных дисков и их взаимодействие с молодыми звёздами.

Учёные также предполагают, что изначальный наклон может влиять на архитектуру планетных систем. Например, сильно наклонённые диски способны формировать планеты с экстремальными орбитами или способствовать миграции газовых гигантов. Другая гипотеза связывает аномалии с процессами в молекулярных облаках, где турбулентность или асимметрия коллапсирующих фрагментов задаёт случайный угол наклона.

«Понимание этих процессов поможет объяснить, как формируются не только экзопланеты, но и наша собственная Солнечная система», — добавил Биддл. В ближайшие годы команда планирует расширить выборку объектов, включив звёзды различных масс и возрастов, чтобы выявить общие закономерности звёздного «разлада».