Според сегашните оценки, само в Галактиката на Млечния път може да има до 100 милиарда планети. За съжаление намирането на доказателства за тези планети е трудна и отнемаща време работа. В по-голямата си част астрономите са принудени да разчитат на косвени методи, които измерват потапянето в яркостта на звездата (методът на транзит) на доплерови измервания по собствено движение на звездата (методът на радиална скорост).
Директното изображение е много трудно поради отменящия ефект, който имат звездите, където тяхната яркост затруднява забелязването на планети в орбита. За щастие ново проучване, ръководено от центъра за инфрачервена обработка и анализ (IPAC) в Caltech, установи, че може да има пряк път до намирането на екзопланети с помощта на директно изображение. Според тях решението е да се търсят системи с обиколен дисков диск, тъй като те със сигурност имат поне една гигантска планета.
Изследването, озаглавено „Проучване с директно изображение на откритите от шпицер дискове от дискове: появата на гигантски планети в прашни системи“, наскоро се появи в The Astronomical Journal. Тифани Мешкат, асистент в областта на научните изследвания в IPAC / Caltech, беше водещият автор на проучването, което тя изпълни по време на работа в лабораторията за реактивни двигатели на НАСА като докторантура.
За целите на това проучване д-р Мешкат и нейните колеги изследваха данни за 130 различни еднозвездни системи с дискови отломки, които впоследствие сравниха с 277 звезди, които не изглежда да са хостващи дискове. Всички тези звезди бяха наблюдавани от космическия телескоп „Спицер“ на НАСА и всички бяха сравнително млади на възраст (по-малко от 1 милиард години). От тези 130 системи 100 са били проучени преди това с цел намиране на екзопланети.
След това д-р Мешкат и нейният екип проследяваха останалите 30 системи, използвайки данни от W.M. Обсерватория Кек на Хаваите и много голям телескоп (VLT) на Европейската южна обсерватория в Чили. Въпреки че не откриха никакви нови планети в тези системи, изследванията им помогнаха да се характеризира изобилието от планети в системи, които имат дискове.
Това, което откриха, е, че младите звезди с дискови отломки са по-склонни също да имат гигантски екзопланети с широки орбити, отколкото тези, които нямат. Тези планети също вероятно са имали пет пъти по-голяма маса от Юпитер, което ги прави "Супер-Юпитери". Както д-р Мешкат обясни в скорошно прессъобщение на НАСА, това проучване ще бъде от полза, когато дойде време на екзопланетните ловци да изберат своите цели:
„Нашите изследвания са важни за това как бъдещите мисии ще планират кои звезди да наблюдават. Много планети, които са били намерени чрез директно изобразяване, са били в системи с дискови отпадъци, а сега знаем, че прахът може да бъде индикатор за неоткрити светове. "
Това проучване, което беше най-голямото изследване на звезди с прашни дискове от отломки, предостави и най-добрите доказателства към днешна дата, че гигантските планети са отговорни за поддържането на дискове от отломки. Въпреки че изследванията не разрешават директно защо наличието на гигантска планета би довело до образуването на дискове от отломки, авторите посочват, че техните резултати са в съответствие с прогнозите, че дисковете от отломки са продукти на гигантски планети, които се разбъркват и причиняват сблъсъци с прах.
С други думи, те вярват, че гравитацията на гигантска планета би причинила сблъскване на планестимали, като по този начин ще им попречи да образуват допълнителни планети. Както съавторът на проучването Димитри Маует, който е и старши научен сътрудник на JPL, обясни:
„Възможно е да не открием малки планети в тези системи, тъй като в началото тези масивни тела унищожиха строителните блокове от скалисти планети, изпращайки ги да се разбиват една с друга с висока скорост, вместо леко да се комбинират. "
В рамките на Слънчевата система гигантските планети създават своеобразни пояси. Например между Марс и Юпитер имате Главния астероиден пояс, докато отвъд Нептун се намира пояса на Куйпер. Много от системите, изследвани в това проучване, също имат два колана, макар че са значително по-млади от собствените колани на Слънчевата система - приблизително 1 милиард години в сравнение с 4,5 милиарда години.
Една от системите, изследвани в изследването, беше Beta Pictoris, система, която има диск за отломки, комети и една потвърдена екзопланета. Тази планета, обозначена Beta Pictoris b, която има 7 маси Юпитер и орбитира звездата на разстояние 9 AUs - т.е. девет пъти по-голямо разстоянието между Земята и Слънцето. Тази система е била пряко изобразена от астрономите в миналото, използвайки наземни телескопи.
Интересно е, че астрономите прогнозираха съществуването на тази екзопланета много преди да бъде потвърдено, въз основа на наличието и структурата на дисковите отпадъци на системата. Друга система, която беше проучена, беше HR8799, система с дискови отпадъци, която има два видни колана за прах. При тези видове системи се установява наличието на повече гигантски планети въз основа на необходимостта тези пасиви да се поддържат.
Смята се, че това е така за нашата собствена Слънчева система, където преди 4 милиарда години гигантските планети са отклонили преминаващи комети към Слънцето. Това доведе до късното тежко бомбардиране, при което вътрешните планети бяха подложени на безброй въздействия, които се виждат и до днес. Учените смятат също, че през този период миграциите на Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун отклоняват праха и малките тела, за да образуват пояса на Койпер и Астероида.
Д-р Мешкат и нейният екип също отбелязаха, че изследваните от тях системи съдържат много повече прах от нашата Слънчева система, което може да се дължи на различията им във възрастта. В случай на системи на възраст около 1 милиард години, увеличеното присъствие на прах може да бъде резултат от сблъскване на малки тела, които все още не са образували по-големи тела. От това може да се направи изводът, че нашата Слънчева система някога е била много по-мръсна.
Авторите обаче отбелязват, че е възможно системите, които са наблюдавали - които имат една гигантска планета и диск за отломки - може да съдържат повече планети, които просто все още не са открити. В крайна сметка те признават, че са необходими повече данни, преди тези резултати да се считат за окончателни. Междувременно това проучване може да послужи като ориентир за това къде могат да бъдат намерени екзопланети.
Както Карл Стапелфелт, главният учен от Службата за проучване на екзопланетите на НАСА и съавтор на изследването, заяви:
„Показвайки астрономите, в които бъдещите мисии като космическия телескоп Джеймс Уеб Уас имат най-добрия шанс да намерят гигантски екзопланети, това изследване проправя пътя към бъдещи открития.“
В допълнение, това проучване би могло да помогне за информиране на собственото ни разбиране за това как Слънчевата система се развива през милиарди години. От известно време астрономите обсъждат дали планетите като Юпитер са мигрирали до сегашните си позиции и как това се отразява на еволюцията на Слънчевата система. И продължава да се води дебат за това как се е образувал Главният пояс (т.е. празен от пълен).
Не на последно място, това може да информира бъдещите проучвания, като дава възможност на астрономите да знаят кои звездни системи се развиват по същите линии, както нашите собственици преди милиарди години. Където и звездни системи имат дискови отпадъци, те правят заключение за наличието на особено масивен газов гигант. И когато имат диск с два видни колана за прах, те могат да направят заключението, че и той ще се превърне в система, съдържаща много планети и два колана.
