Pri hľadaní extra solárnych planét sa astronómovia najčastejšie spoliehajú na množstvo nepriamych techník. Z nich sú Tranzitná metóda (aka. Transit Photometry) a metóda radiálnej rýchlosti (aka. Dopplerova spektroskopia) dve najúčinnejšie a najspoľahlivejšie (najmä pri použití v kombinácii). Priame zobrazovanie je bohužiaľ zriedkavé, pretože je veľmi ťažké nájsť slabú exoplanetu uprostred žiarenia jej hostiteľskej hviezdy.
Vylepšenia rádiofrekvenčných interferometrov a blízke infračervené zobrazovanie však astronómom umožnili snímať protoplanetárne disky a odvodiť dráhy exoplanet. Použitím tejto metódy medzinárodný tím astronómov nedávno zachytil snímky novovytvoreného planetárneho systému. Študentom medzier a prstencovitých štruktúr tohto systému bol tím schopný odhadnúť možnú veľkosť exoplanety.
Štúdia s názvom „Krúžky a medzery na disku okolo Elias 24 odhalená spoločnosťou ALMA“ sa nedávno objavila v Mesačné oznámenia Kráľovskej astronomickej spoločnosti, Tím bol vedený astrofyzikom Giovanni Dipierrom z Leicesterskej univerzity a boli členmi členov Harvardsko-Smithsonovského centra pre astrofyziku (CfA), spoločného observatória ALMA, Národného observatória rádia Astronómie, Max-Planck Institute for Astronomy, a viac univerzít a výskumných ústavov.
V minulosti boli v mnohých protoplanetárnych systémoch identifikované prachové krúžky a ich pôvod a vzťah k planétovej formácii sú predmetom veľkej debaty. Na jednej strane môžu byť výsledkom hromadenia prachu v určitých oblastiach, gravitačných nestabilít alebo dokonca zmien optických vlastností prachu. Alternatívne by mohli byť výsledkom planét, ktoré sa už vyvinuli, čo spôsobí, že sa prach pri jeho prechode rozptýli.
Ako Dipierro a jeho kolegovia vo svojej štúdii vysvetlili:
„Alternatívny scenár vyvoláva disky, ktoré sú dynamicky aktívne a na ktorých sa planéty už vytvorili alebo sú aktom formácie. Zabudovaná planéta bude excitovať vlny hustoty v okolitom disku, ktoré potom rozptýlia svoju uhlovú hybnosť. Ak je planéta dostatočne masívna, výsledkom výmeny momentu hybnosti medzi vlnami vytvorenými planétou a diskom je vytvorenie jednej alebo viacerých medzier, ktorých morfologické znaky sú úzko spojené s podmienkami lokálneho disku a vlastnosťami planéty. “
Na účely štúdie použil tím údaje z pozorovaní z cyklu Atacama Large Millimeter / Sub milimeter Array (ALMA) z cyklu 2, ktoré sa začali už v júni 2014. Týmto spôsobom dokázali zachytiť prach okolo Eliasu 24 s rozlíšením asi 28 AU (tj 28-násobok vzdialenosti medzi Zemou a Slnkom). Zistili, že existujú medzery a prstene, ktoré by mohli byť znakom obiehajúcej planéty.
Z toho postavili model systému, ktorý zohľadňoval hmotnosť a umiestnenie tejto potenciálnej planéty a spôsob, akým by sa rozloženie a hustota prachu mohli vyvíjať. Ako naznačujú vo svojej štúdii, ich model veľmi dobre reprodukuje pozorovania prachového prstenca a predpovedal prítomnosť plynového gigantu podobného Jupiteru do štyridsaťštyri tisíc rokov:
„Zistili sme, že emisia prachu cez disk je v súlade s prítomnosťou zabudovanej planéty s hmotnosťou? 0,7? MJ v orbitálnom polomere? 60? Au ... Mapa jasu povrchu nášho diskového modelu poskytuje primeranú zhodu so štruktúrami podobnými medzerám a prstencom pozorovaným v Elias 24, s priemerným rozdielom -5,5% pozorovaných tokov okolo oblasti medzery. "
Tieto výsledky potvrdzujú záver, že medzery a krúžky, ktoré sa pozorovali na širokom spektre mladých obehových diskov, naznačujú prítomnosť obiehajúcich planét. Ako naznačil tím, je to v súlade s ostatnými pozorovaniami protoplanetárnych diskov a mohlo by to pomôcť objasniť proces tvorby planét.
„Obrázok, ktorý sa vynára z nedávnych pozorovaní protoplanetárnych diskov s vysokým rozlíšením a vysokou citlivosťou, je taký, že u veľkého množstva diskov s rôznou hmotnosťou a vekom prevládajú rysy podobné medzerám a krúžkom,“ uzatvárajú. „Nové ALMA snímky s vysokou rozlišovacou schopnosťou a vysokou presnosťou ALMA o emisiách tepelného prachu a CO vedenia a vysoko kvalitné údaje o rozptyloch budú užitočné pri hľadaní ďalších dôkazov o mechanizmoch, ktoré ich spôsobujú.“
Jednou z najťažších výziev pri skúmaní tvorby a vývoja planét je skutočnosť, že astronómovia už tradične nedokážu vidieť procesy v akcii. Ale vďaka vylepšeniu prístrojov a schopnosti študovať extra solárne hviezdne systémy dokázali astronómovia vidieť systém v rôznych fázach procesu formovania.
To nám zase pomáha spresňovať naše teórie o tom, ako vznikla slnečná sústava, a jedného dňa nám môže dovoliť presne predpovedať, aké druhy systémov sa môžu vytvoriť v mladých hviezdnych systémoch.
