Астрономите откриха за първи път луни, образуващи се в диска от отломки около голяма екзопланета. Астрономите отдавна подозират, че по този начин по-големите планети - като Юпитер в нашата Слънчева система - получават своите луни. Всичко се случва около много млада звезда на име PDS 70, на около 370 светлинни години в съзвездието Кентавър.
"За пръв път можем да видим категорично знаците на циркуларен диск ..."
Андреа Изела, водещ автор, университет Райс
Приетата теория за формирането на планетите се нарича мъглява хипотеза. Всичко започва с образуването на звезда в огромен газов облак, наречен гигантски молекулен облак (GMC). Тъй като звездата се образува, облакът се оформя във въртящ се сплескан диск от газ и прах, наречен протопланетен диск или обиколен диск. Материята започва да се слива в бучки в този диск и тези бучки се превръщат в планети.
Ако масата на планетата, образуваща се в диска, нарасне по-голяма от приблизително 10 земни маси, се случва нещо друго. Поради своята маса тази планета отваря празнина в протопланетарния диск. Докато материалът преминава през тази празнина, той може да се доближи достатъчно до планетата, че гравитацията на планетата доминира гравитацията на звездата-домакин. След това този материал е хванат в циркуларен диск (CPD), въртящ се около планетата, като диск в диска.
Голяма част от материала в рамките на планетарен диск се натрупва във формиращата се планета. Но не всичко. Същите сили, които създадоха планети от циркулярния диск, вървят към работа. Те могат да създават луни от материала, въртящ се в диска около планетата.
Сега екип от астрономи забеляза за пръв път този циркуларен планетен диск и луни.
Водещият автор на изследването, очертаващ тези открития, е Андреа Изела, астроном от Райсския университет в Хюстън, Тексас. Резултатите са публикувани в писма на Astrophysical Journal и са озаглавени „Откриване на непрекъсната субмилиметрова емисия, свързана с кандидат-протопланети“.
„Планетите се образуват от дискове с газ и прах около новообразуващите се звезди и ако планетата е достатъчно голяма, тя може да формира свой собствен диск, докато събира материал в орбитата си около звездата“, каза Изела. „Юпитер и неговите луни са малко планетарна система в нашата Слънчева система, например, и се смята, че Луните на Юпитер са се образували от циркулаторен диск, когато Юпитер е бил много млад.“
Всичко се случва около звездата PDS 70. Тази звезда беше в новините преди около година, когато астрономите заснеха първото по рода си изображение на новообразуваща се планета в циркулярния диск. Тази планета се нарича PDS 70b. Това откритие беше голяма новина по онова време, с уважителна причина.
PDS 70b не е единствената планета, която обикаля около звездата. Има друга планета, PDS 70c, също в орбита и двамата са газови гиганти. И двете планети бяха открити от много големия телескоп (VLT) на Европейската южна обсерватория (VLT) в оптичен и инфрачервен. Топлият блясък на водорода, който се отделя в двойката планети, е това, което ги раздава.
Екипът комбинира наблюденията на VLT с нови радио наблюдения от Atacama Large Millimeter / sub-Millimeter Array (ALMA.) Резултатът е убедително доказателство за протопланетен диск около най-външната звезда, PDS 70c.
„За първи път можем категорично да видим показателните знаци на циркуларен планетен диск, което помага да се подкрепят много от съвременните теории за формиране на планетата“, казва Андреа Изела, водещ автор.
„Сравнявайки нашите наблюдения с инфрачервените и оптичните изображения с висока разделителна способност, можем ясно да видим, че иначе енигматичната концентрация на дребни прахови частици всъщност е диск на прах, обхващащ планетата, първата подобна характеристика, наблюдавана окончателно“, каза той. Според изследователите това също е първият път, когато една планета е ясно видяна в тези три различни светлинни ленти.
Един въпрос отговори, друг зададен
PDS 70b и c показват различни характеристики и екипът, който стои зад това проучване, не е точно сигурен какво означава всичко.
"Какво е това и какво означава това за планетарната система, все още не е известно."
Андреа Изела, водещ автор, университет Райс
PDS 70c, най-външната звезда на двойката, е толкова далеч от звездата си, колкото Нептун е от Слънцето. Намира се на точно същото място като очевиден възел прах, видян в данните на ALMA. Тъй като тази планета свети толкова ярко в инфрачервените и водородните ленти на светлината, астрономите могат убедително да кажат, че напълно оформена планета вече е в орбита там. Ярките инфрачервени и водородни ленти показват, че наблизо газът все още се натрупва на повърхността на планетата, завършвайки своя юношески растеж.
Астрономите изчисляват, че PDS 70c е приблизително 1 до 10 пъти по-голяма от масата на Юпитер. „Ако планетата е в по-големия край на тази оценка, е напълно възможно около нея да се образуват луни с размер на планетата“, отбеляза Изела.
Но PDS 70b се случва нещо друго. Тази планета, която е на приблизително същото разстояние от звездата си, както и Уран от Слънцето, има маса прах зад себе си като опашка. И астрономите не са сигурни как се вписва.
"Какво е това и какво означава това за планетарната система, все още не е известно", каза Изела. "Единственото убедително нещо, което можем да кажем, е, че е достатъчно далеч от планетата, за да бъде независима функция."
Астрономите са почти сигурни, че процесът, който те могат да видят играят около PDS 70c, е същият процес, който работи за създаването на луните на Юпитер. Заслужава да се отбележи обаче, че другият газов гигант на нашата Слънчева система е различен от Юпитер. Луните на Сатурн вероятно са били създадени в резултат на циркуларен планетен диск, но ледените му пръстени вероятно са създадени от комети и други скални тела, сблъскващи се едно в друго.
Известно е, че тези екзопланетарни системи са трудни за наблюдение при оптична и инфрачервена светлина. Енергията от звездата в тези части на спектъра заглушава светлината от планетите. Но не и за ALMA.
ALMA се фокусира върху радиовълните, а звездите излъчват радиовълни слабо. Екипът казва, че те могат да продължат да наблюдават системата PDS 70 с ALMA, за да наблюдават как тя се променя и развива.
„Това означава, че ще можем да се върнем към тази система през различни периоди от време и по-лесно да картографираме орбитата на планетите и концентрацията на прах в системата“, заключи Изела. „Това ще ни даде уникална представа за орбиталните свойства на слънчевите системи в най-ранните им етапи на развитие.“
Откриването на този околопланетен диск и вероятните луни, образуващи се в него, са интересни сами по себе си, но начинът, по който екипът намери диска, също е обещаващ за бъдещето. Докато други са открити, това проучване е най-убедителното.
„Има няколко кандидат-планети, които са открити на дискове, но това е съвсем ново поле и всички те все още се обсъждат“, каза Изела. „(PDS 70 b и PDS 70 c) са сред най-здравите, защото има независими наблюдения с различни инструменти и техники.“
В заключение на доклада си авторите казват: „Ние твърдим, че оптичните, NIR и (под) милиметровите наблюдения са силно допълващи се, тъй като те изследват различни аспекти на процесите на акредиране на планетата и са засегнати от различни системни грешки.“ Те също така отбелязват, че ALMA сама не може да свърши работата. Чрез комбиниране на различните наблюдения те отвориха тези екзопланети и техните дискове до по-подробно проучване.
От изследването: „Тъй като ALMA и съществуващите оптични телескопи достигат пълните си възможности за изображения, предстоящите наблюдения на близките циркулярни дискове, характеризиращи се с кухини и пролуки като тези, наблюдавани в PDS 70, могат да разкрият повече новородени планети, взаимодействащи с техния натален диск. Подобни наблюдения са основни за изследване на процесите, отговорни за формирането на планетарни системи. "
Източници:
- Прессъобщение: Планетен диск, образуващ луна, открит в далечна звездна система
- Прессъобщение: Дискообразуващ диск, открит около далечната планета
- Документ за изследване: Откриване на непрекъсната субмилиметрова емисия, свързана с кандидат-протопланети
