При търсене на извън слънчеви планети астрономите най-често разчитат на редица косвени техники. От тях методът на транзит (известен още като транзитна фотометрия) и метод на радиална скорост (известен още като доплерова спектроскопия) са двата най-ефективни и надеждни (особено когато се използват в комбинация). За съжаление, директното изображение е рядко, тъй като е много трудно да се забележи слаб екзопланет сред отблясъците на неговата звезда-домакин.
Въпреки това, подобренията в радио интерферометрите и близко инфрачервените изображения позволиха на астрономите да изобразяват протопланетарни дискове и да извеждат орбитите на екзопланети. Използвайки този метод, международен екип от астрономи наскоро засне изображения на новообразуваща се планетна система. Изучавайки пропуските и подобни на пръстени структури на тази система, екипът успя да предположи възможния размер на екзопланета.
Изследването, озаглавено „Пръстени и пропуски в диска около Elias 24, разкрити от ALMA“, наскоро се появи в Месечни известия на Кралското астрономическо дружество, Екипът беше ръководен от Джовани Дипиеро, астрофизик от Университета в Лестър и включваше членове от Харвардско-Смитсонския център за астрофизика (CfA), Съвместната обсерватория ALMA, Националната обсерватория за радиоастрономия, Института за астрономия Макс-Планк, и множество университети и изследователски институти.
В миналото пръстените от прах са били идентифицирани в много протопланетарни системи и техният произход и връзка с планетарното формиране са обект на много дискусии. От една страна, те могат да са резултат от натрупване на прах в определени региони, от гравитационни нестабилности или дори отклонения в оптичните свойства на праха. Като алтернатива те биха могли да бъдат резултат от вече развити планети, които причиняват разсейването на праха, когато преминават през него.
Както Дипиеро и неговите колеги обясниха в своето проучване:
„Алтернативният сценарий се позовава на дискове, които са динамично активни, в които планетите вече са се образували или са в акт на формиране. Вградена планета ще възбужда вълни от плътност в заобикалящия диск, които след това ще депозират своя ъглов импулс, докато се разсейват. Ако планетата е достатъчно масивна, обмяната на ъглов импулс между вълните, създадени от планетата и диска, води до образуване на единични или множество пропуски, чиито морфологични характеристики са тясно свързани с местните условия на диска и свойствата на планетата. "
За целите на своето проучване екипът използва данни от цикъла 2 на Atacama Large Millimeter / sub-milimeter Array (ALMA) - започнал още през юни 2014 г. По този начин те успяха да представят праха около Elias 24 с резолюция около 28 AU (т.е. 28 пъти повече от разстоянието между Земята и Слънцето). Това, което откриха, беше доказателство за пропуски и пръстени, които биха могли да бъдат индикация за орбитална планета.
От това те конструираха модел на системата, който взе предвид масата и местоположението на тази потенциална планета и как разпределението и плътността на праха ще доведат до нейното развитие. Както посочват в своето проучване, техният модел възпроизвежда наблюденията на праховия пръстен доста добре и предсказва наличието на газов гигант, подобен на Юпитер, в рамките на четиридесет и четири хиляди години:
„Откриваме, че излъчването на прах по диска съответства на наличието на вградена планета с маса? 0,7? MJ при орбитален радиус от? 60? Au ... Картата на повърхностната яркост на нашия модел на диска осигурява разумно съвпадение със структурата на пролуката и пръстена, наблюдавана в Elias 24, със средно несъответствие от - 5?% От наблюдаваните потоци около зоната на празнината. "
Тези резултати подсилват извода, че пролуките и пръстените, които са били наблюдавани в голямо разнообразие от млади циркулярни дискове, показват наличието на орбитирани планети. Както екипът посочи, това е в съответствие с други наблюдения на протопланетарните дискове и може да помогне да се хвърли светлина върху процеса на планетарно формиране.
„Картината, която се очертава от скорошните наблюдения с висока разделителна способност и висока чувствителност на протопланетарните дискове, е, че характеристиките на пролуките и пръстените са широко разпространени в голяма гама от дискове с различна маса и възраст“, заключават те. „Новите ALMA изображения с висока разделителна способност и висококачествените емисии на топлинна и CO линия и висококачествени данни за разсейване ще бъдат полезни за намиране на допълнителни доказателства за механизмите, които стоят зад тяхното формиране.“
Едно от най-трудните предизвикателства, когато става въпрос за изучаването на формирането и еволюцията на планетите, е фактът, че астрономите традиционно не са в състояние да видят процесите в действие. Но благодарение на подобренията в инструментите и способността да изучават извън слънчеви звездни системи, астрономите успяха да видят системите в различни точки в процеса на формиране.
Това от своя страна ни помага да усъвършенстваме теориите си за това как е възникнала Слънчевата система и може някой ден да ни позволи да прогнозираме точно какви видове системи могат да се образуват в младите звездни системи.
