Cirkumstelarni disk

С Википедије, слободне енциклопедије
(преусмерено са Circumstellar disk)
Cirkumstelarni diskovi HD 141943 i HD 191089.[1]

Cirkumstelarni disk je torus, spoljoštena ili prstenasta akumulacija materije koja se sastoji od gasa, prašine, planetezimala, asteroida ili kolizionih fragmenata u orbiti oko neke zvezde. Oko najmlađih zvezda oni su rezervoari materijala iz kojeg mogu nastati planete. Oko zrelih zvezda, oni ukazuju na to da je došlo do planetezimalne formacije, a oko belih patuljaka, oni ukazuju na to da je planetarni materijal preživeo celu zvezdanu evoluciju. Takav disk se može manifestovati na različite načine.

Mlada zvezda[уреди | уреди извор]

Zvezda SAO 206462 ima neobični cirkumstelarni disk
Umetnički prikaz tranzicionog diska oko mlade zvezde.[2]
Glavni članak: Protoplanetarni disk

Prema široko prihvaćenom modelu formiranja zvezda, koji se ponekad naziva i nebularna hipoteza, mlada zvezda (protozvezda) nastaje gravitacionim kolapsom dela materije unutar džinovskog molekularnog oblaka. Kontrahujući materijal poseduje određenu količinu ugaonog momenta, što rezultira formiranjem gasovitog protoplanetarnog diska oko mlade, rotirajuće zvezde. To je rotirajući kružni zvezdani disk od gustog gasa i prašine koji i nastavlja da hrani centralnu zvezdu. On može da sadrži nekoliko procenata mase centralne zvezde, uglavnom u obliku gasa, koji je uglavnom vodonik. Glavna faza srastanja traje nekoliko miliona godina, sa stopama rasta između 10−7 i 10−9 sunčevih masa godišnje (stope za tipične sisteme predstavljene u publikaciji Hartmana et al.[3]).

Disk se postepeno hladi u onom što je poznato kao stupanj T Tavri zvezde. Unutar ovog diska može doći do stvaranja sitnih zrna prašine napravljenih od stena i leda, koji mogu da se koagulišu u planetezimalima. Ako je disk nedovoljno masivan, dolazi do odbegavanja dela akumulacija, što rezultira pojavom planetarnih embriona. Smatra se da je formiranje planetarnih sistema prirodni rezultat formiranja zvezda. Zvezdi poput Sunca obično je potrebno oko 100 miliona godina da se formira.

Binarni sistem[уреди | уреди извор]

Cirkumstelarni disk oko AK Skorpiona, mladog sistema u sazvežđu Škorpija. Snimak diska je napravljen pomoću ALMA.

Nakupljanje gasa na binarnom sistemu omogućava formiranje cirkumstelarnih i cirkumbinarnih diskova. Formiranje takvog diska se javlja za bilo koji binarni sistem u kome kolapsirajući gas sadrži određeni stepen ugaonog momenta.[4] Uočena je generalna progresija formiranja diska sa povećanjem nivoa ugaonog momenta:

  • Cirkumprimarni disk je onaj koji orbitira oko primarne (tj. masivnije) zvezde binarnog sistema.[4] Ovaj tip diska će se formirati akrecijom, ako je u kolapsirajućem gasu prisutan izvestan ugaoni moment.[4]
  • Cirkumsekundarni disk je onaj koji kruži oko sekundarne (tj. manje masivne) zvezde binarnog sistema zvezda. Ovaj tip diska se formira samo kada je u kolapsirajućem gasu prisutan dovoljno visok nivo ugaonog momenta. Količina potrebnog ugaonog momenta zavisi od odnosa sekundarne i primarne mase.
  • Cirkumbinarni disk je onaj koji se kreće oko primarne i sekundarne zvezde. Takav disk se formira u kasnijim stupnjevima od cirkumprimarnih i cirkumsekundarnih diskova, sa unutrašnjim radijusom mnogo većim od orbitalnog radijusa binarnog sistema. Cirkumbinarni disk se može formirati sa gornjom granicom mase od oko 0,005 solarnih masa,[5] u kojoj tački binarni sistem generalno nije u stanju da izazove dovoljnu jaku perturbaciju diska da bi se gas dalje ugrađivao u cirkumprimarne i cirkumsekundarne diskove.[4] Primer cirkumbinarnog diska može se videti oko zvezdastog sistema GG Tavri.[6]

Jednom kada se formira cirkumstelarni disk, stvaraju se spiralni talasi gustine unutar circumstelarnog materijala usled diferencijalnog obrtnog momenta zbog binarne gravitacije.[4] Većina ovih diskova se formira osnosimetrično u odnosu na binarnu ravan, ali postoji mogućnost da procesi poput Bardin-Petersonovog efekta,[7] neusklađenog dipolnog magnetnog polja[8] i radiacionog pritiska[9] proizvodu značajnu deformaciju ili nagibanje u odnosu na prvobitni ravni disk.

Snažna evidencija o postojanju nagnutih diskova uočena je u sistemima Her Ks-1, SMC Ks-1 i SS 433 (između ostalih), gde se periodična blokada emisija rendgenskih zraka u vidnom polju redovno javlja svakih 50 - 200 dana; mnogo sporije od binarne orbite sistema ~ 1 dan.[10] Smatra se da periodična blokada proizlazi iz precesije cirkumprimarnog ili cirkumbinarnog diska, što se obično događa retrogradno na binarnu orbitu kao rezultat istog diferencijalnog obrtnog momenta koji stvara talase spirale gustine u osnosimetričnom disku.

Evidencija nagnutih cirkumbinarnih diskova može se videti kroz zakrivljenu geometriju unutar cirkularnih diskova, precesiju protozvezdanih mlazeva, i nagnute orbite cirkumplanetarnih objekata (kao što se vidi u pomračujućem binaru TI CrA).[5] Za diskove koji kruže oko binara sa niskim odnosom sekundarne i primarne mase, nagnut cirkumbinarni disk će podleći krutoj precesiji sa periodom reda veličine godina. Za diskove oko binara koji imaju maseni odnos od jedan, diferencijalni obrtni momenti će biti dovoljno jaki da razdvoji unutrašnjost diska na dva ili više zasebnih, precesionih diskova.[5]

Jedna studija iz 2020. godine bazirana na ALMA podacima pokazala je da su cirkumbinarni diskovi oko kratoperiodnih binara često poravnati sa orbitrom binarnog sistema. Binari sa periodom dužim od jednog meseca tipično pokazuju neusklađenost diska sa binarnom orbitrom.[11]

Reference[уреди | уреди извор]

  1. ^ „Circumstellar Disks HD 141943 and HD 191089”. ESA/Hubble images. Приступљено 29. 4. 2014. 
  2. ^ „ALMA Reveals Planetary Construction Sites”. Приступљено 21. 12. 2015. 
  3. ^ Hartmann, L; Calvet, N; Gullbring, E; D’Alessio, P (1998). „Accretion and the Evolution of T Tauri Disks”. The Astrophysical Journal. 495: 385—400. Bibcode:1998ApJ...495..385H. doi:10.1086/305277 Слободан приступ. 
  4. ^ а б в г д Bate, M; Bonnell, A (1997). „Accretion during binary star formation - II. Gaseous accretion and disc formation”. MNRAS. 285: 33—48. Bibcode:1997MNRAS.285...33B. doi:10.1093/mnras/285.1.33 Слободан приступ. 
  5. ^ а б в Larwood, J.D.; Papaloizou, J.C.B. (1997). „The hydrodynamical response of a tilted circumbinary disc: linear theory and non-linear numerical simulations”. MNRAS. 285 (2): 288. Bibcode:1997MNRAS.285..288L. arXiv:astro-ph/9609145 Слободан приступ. doi:10.1093/mnras/285.2.288. 
  6. ^ C. Roddier; F. Roddier; M. J. Northcott; J. E. Graves; K. Jim (1996). „Adaptive optics imaging of GG Tauri: Optical detection of the circumbinary ring”. The Astrophysical Journal. 463: 326—335. Bibcode:1996ApJ...463..326R. doi:10.1086/177245. 
  7. ^ J. M. Bardeen; J. A. Petterson (1975). „The Lense-Thirring effect and accretion discs around Kerr black holes”. The Astrophysical Journal Letters. 195: L65—L67. Bibcode:1975ApJ...195L..65B. doi:10.1086/181711. 
  8. ^ C. Terquem; J. C. B. Papaloizou (2000). „The response of an accretion disc to an inclined dipole with application to AA Tau”. Astronomy and Astrophysics. Bibcode:2000A&A...360.1031T. arXiv:astro-ph/0006113 Слободан приступ. 
  9. ^ J. E. Pringle (1996). „Self-induced warping of accretion discs”. MNRAS. 281: 357—361. Bibcode:1996MNRAS.281..357P. doi:10.1093/mnras/281.1.357 Слободан приступ. 
  10. ^ P. R. Maloney; M. C. Begelman (1997). „The origin of warped, precessing accretion disks in X-ray binaries”. The Astrophysical Journal Letters. 491: L43—L46. Bibcode:1997ApJ...491L..43M. arXiv:astro-ph/9710060 Слободан приступ. doi:10.1086/311058. hdl:2060/19980058823. 
  11. ^ „The Strange Orbits of ‘Tatooine’ Planetary Disks”. National Radio Astronomy Observatory (на језику: енглески). Приступљено 21. 3. 2020. 

Literatura[уреди | уреди извор]

Spoljašnje veze[уреди | уреди извор]

Cirkumstelarni disk na Vikimedijinoj ostavi.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Cirkumstelarni_disk&oldid=27677140”