Концепцията на художника за планетата, подобна на Юпитер, обикаляща около звезда. Кредит за изображение: НАСА Увеличи
Използвайки космическия телескоп „Спицер“ на НАСА, екип от астрономи, ръководен от Университета в Рочестър, е открил пропуски, звънящи на прашните дискове около две много млади звезди, което предполага, че там са се образували газови гигантски планети. Преди година същите тези изследователи откриха доказателства за първата „бебешка планета“ около млада звезда, предизвиквайки моделите на формирането на планети-гиганти на повечето астрофизици.
Новите открития в броя на писма от Astrophysical Journal от 10 септември не само затвърждават идеята, че гигантски планети като Юпитер се формират много по-бързо, отколкото традиционно са очаквали учените, но една от защитените с газ звезди, наречена GM Aurigae, е аналог на нашата собствена слънчева система. На възраст от едва 1 милион години звездата дава уникален прозорец за това как може да се появи собственият ни свят.
„GM Aurigae е по същество много по-млада версия на нашето Слънце и пропастта в неговия диск е приблизително същия размер като пространството, заето от нашите собствени гигантски планети“, казва Дан Уотсън, професор по физика и астрономия в Университета в Рочестър и лидер на изследователския екип на Spitzer IRS Disks. „Гледането е като да гледате бебешки снимки на нашето Слънце и външната слънчева система“, казва той.
„Резултатите представляват предизвикателство за съществуващите теории за формиране на планети-гиганти, особено за тези, при които планетите се изграждат постепенно в продължение на милиони години“, казва Нурия Калвет, професор по астрономия в Мичиганския университет и водещ автор на статията. „Изследвания като това в крайна сметка ще ни помогнат да разберем по-добре как се формират нашите външни планети, както и другите във Вселената.“
Новите „бебешки планети“ живеят на поляните, които са изхвърлили в дисковете около звездите DM Tauri и GM Aurigae, на 420 светлинни години в съзвездието Телец. За тези дискове се подозира от няколко години, че имат централни дупки, които може да се дължат на формирането на планетата. Новите спектри обаче не оставят никакво съмнение: Пропуските са толкова празни и с остри ръбове, че планетарната формация е най-разумното обяснение за появата им.
Новите планети все още не могат да се видят директно, но Инфрачервеният спектрограф на Шпицер (IRS) ясно показа, че липсва област от прах около определени звезди, което силно подсказва наличието на планета около всяка. Прахът в протопланетен диск е по-горещ в центъра в близост до звездата и така излъчва по-голямата част от светлината си на по-къси дължини на вълната от по-хладните външни достижения на диска. Екипът на IRS Disks установи, че има рязък дефицит на светлина, излъчващ се при всички къси дължини на инфрачервената вълна, което силно предполага, че централната част на диска отсъства. Тези звезди са много млади по звездни стандарти, на възраст около милион години, все още обградени от ембрионалните си газови дискове. Единственото жизнеспособно обяснение за отсъствието на газ, което би могло да се случи по време на краткия живот на звездата е, че планета - най-вероятно газов гигант като нашия Юпитер - обикаля около орбитата на звездата и гравитационно „измита“ газа в рамките на това разстояние от звезда.
Както при миналогодишните открития за младите планети, тези наблюдения представляват предизвикателство за всички съществуващи теории за формиране на планети-гиганти, особено за тези от моделите на „ядрото нарастване“, в които такива планети са изградени чрез натрупване на по-малки тела, които изискват много повече време за изграждане на гигантска планета от възрастта на тези системи.
Екипът на IRS Disks откри нещо друго любопитно за GM Aurigae. Вместо просто централно изчистване на праховия диск, както в другите проучени случаи, GM Aurigae има ясна празнина в диска си, която отделя плътен, прашен външен диск от тънък вътрешен. Това може да бъде или междинен етап, тъй като новата планета изчиства праха около нея и води до цялостно централно прочистване, подобно на другите дискове „бебешка планета“, или може да бъде резултат от множество планети, образуващи се за кратко време и пометещи се прахът по по-сложен начин.
GM Aurigae има 1,05 пъти по-голяма от масата на нашето Слънце - близък близнак? Така че ще се превърне в звезда, много подобна на Слънцето. Ако беше насложена върху нашата собствена Слънчева система, откритата пропаст щеше да се простира приблизително от орбитата на Юпитер (460 милиона мили) до орбитата на Уран (1,7 милиарда мили). Това е същият диапазон, в който се появяват газовите гигантски планети в нашата собствена система. Малки планети, които не са газови гиганти, скалисти светове като Земята, не биха пометели толкова много материал и така нямаше да бъдат открити от липса на прах.
Космическият телескоп Spitzer беше изстрелян в орбита на 25 август 2003 г. Изследователският екип на IRS Disks се ръководи от членове, които изградиха инфрачервения спектрограф на Spitzer и включва астрономи от Университета в Рочестър, Университета Корнел, Университета в Мичиган, Автономния национален университет Университета на Мексико, Университета на Вирджиния, Итака колеж, Университета в Аризона и UCLA. Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА в Пасадена, Калифорния, ръководи мисията на космическия телескоп „Шпицер“ за дирекция „Научна мисия“ на НАСА във Вашингтон. Научните операции се провеждат в Научния център „Спицер“ в Калифорнийския технологичен институт, също в Пасадена.
