Astronómovia prvýkrát objavili na disku úlomkov okolo veľkej exoplanety mesiace. Astronómovia už dlho tušili, že takto získavajú svoje väčšie planéty - napríklad Jupiter v našej vlastnej slnečnej sústave - svoje mesiace. Všetko sa to deje okolo veľmi mladej hviezdy s názvom PDS 70, vzdialenej asi 370 svetelných rokov v súhvezdí Centaurus.
"Prvýkrát sme presvedčivo viditeľnými príznakmi cirkulačného disku ..."
Andrea Isella, vedúca autorka, Rice University
Akceptovaná teória formovania planét sa nazýva hypotéza hmloviny. Všetko to začína tvorbou hviezdy v obrovskom oblaku plynu nazývanom obrovský molekulárny oblak (GMC). Keď sa hviezda tvorí, oblak sa formuje do rotujúceho splošteného disku plynu a prachu, ktorý sa nazýva protoplanetárny disk alebo obehový disk. Na tomto disku sa hmota začína zhlukovať do zhlukov a tieto zhluky sa premenia na planéty.
Ak sa hmota planéty tvoriacej sa na disku zväčšuje viac ako približne 10 hmotností Zeme, stane sa niečo iné. Vďaka svojej hmotnosti táto planéta otvára medzeru v protoplanetárnom disku. Keď materiál prechádza touto medzerou, môže sa dostať dosť blízko k planéte, že gravitácia planéty dominuje gravitácii hostiteľskej hviezdy. Tento materiál sa potom zachytí v obehovom planétovom disku (CPD), ktorý sa otáča okolo planéty ako disk v disku.
Veľká časť materiálu v obehovej planéte je nahromadená do formujúcej sa planéty. Ale nie všetko. Rovnaké sily, ktoré vytvorili planéty z kruhového disku, fungujú. Môžu vytvárať mesiace z materiálu rotujúceho na disku okolo planéty.
Teraz si tím astronómov všimol tento obehový planét a v ňom sa vytvorili mesiace.
Vedúcou autorkou štúdie, ktorá načrtáva tieto zistenia, je Andrea Isella, astronómka na Rice University v Houstone v Texase. Zistenia boli uverejnené v listoch Astrofyzikálneho časopisu a sú nazvané „Detekcia submilimetrových emisií kontinua spojenú s protoplanetami kandidátov“.
"Planéty sa tvoria z diskov plynu a prachu okolo vznikajúcich hviezd, a ak je planéta dostatočne veľká, môže si vytvoriť vlastný disk, keď zhromažďuje materiál na svojej obežnej dráhe okolo hviezdy," uviedla Isella. "Jupiter a jeho mesiace sú napríklad malou planetárnou sústavou v našej slnečnej sústave a verí sa, že Jupiterove mesiace vznikli z cirkulačného disku, keď bol Jupiter veľmi mladý."
Všetko sa to deje okolo hviezdy PDS 70. Táto hviezda bola v správach asi pred rokom, keď astronómovia zachytili vôbec prvý obraz novovytvorenej planéty v kruhovom disku. Táto planéta sa nazýva PDS 70b. Tento objav bol v tom čase veľkou správou, a to z dobrého dôvodu.
PDS 70b nie je jediná planéta obiehajúca okolo hviezdy. Existuje ďalšia planéta, PDS 70c, tiež na obežnej dráhe a obaja sú plynoví obri. Obe tieto planéty boli detekované veľmi veľkým ďalekohľadom Európskeho južného observatória (ESO) (VLT) v optickej a infračervenej oblasti. Teplá žiara nahromadeného vodíka do dvojíc planét ich dala preč.
Tím kombinoval pozorovania VLT s novými rádiovými pozorovaniami z Atacama Large Millimeter / Sub-Millimeter Array (ALMA.). Výsledok je presvedčivý dôkaz protoplanetárneho disku okolo najvzdialenejšej hviezdy, PDS 70c.
"Prvýkrát môžeme presvedčivo vidieť výrečné znamenia cirkulačného disku, ktorý pomáha podporovať mnohé zo súčasných teórií formovania planéty," uviedla Andrea Isella, vedúca autorka.
"Porovnaním našich pozorovaní s infračervenými a optickými obrazmi s vysokým rozlíšením môžeme jasne vidieť, že inak záhadná koncentrácia malých prachových častíc je vlastne disk prachu, ktorý zachytáva planétu, čo je prvá takáto vlastnosť, ktorá bola presvedčivo pozorovaná," uviedol. Podľa vedcov je to tiež prvýkrát, čo bola planéta jasne viditeľná v týchto troch rôznych pásmach svetla.
Jedna zodpovedaná otázka, iná položená otázka
PDS 70b a c majú odlišné vlastnosti a tím, ktorý stojí za touto štúdiou, si nie je úplne istý, čo to znamená.
"Čo to je a čo to znamená pre tento planétový systém, zatiaľ nie je známe."
Andrea Isella, vedúca autorka, Rice University
PDS 70c, vonkajšia hviezda dvojice, je tak ďaleko od svojej hviezdy ako Neptún od Slnka. Je to na rovnakom mieste ako viditeľný uzol prachu viditeľný v údajoch ALMA. Keďže táto planéta svieti tak jasne v infračervených a vodíkových pásmach svetla, astronómovia môžu presvedčivo povedať, že na tejto obežnej dráhe už je úplne vytvorená planéta. Jasné infračervené a vodíkové pásy ukazujú, že blízky plyn sa stále nahromadil na povrchu planéty, čím sa urýchlil jeho dospievajúci rast.
Astronómovia odhadujú, že PDS 70c je približne 1 až 10-násobkom hmotnosti Jupitera. "Ak je planéta na väčšom konci tohto odhadu, je celkom možné, že okolo nej sa môžu formovať mesiace veľkosti planéty," poznamenala Isella.
Ale PDS 70b má niečo iné. Tieto planéty, ktoré sú asi rovnako vzdialené od svojej hviezdy ako Urán od Slnka, majú za sebou ako prach chvostom množstvo prachu. Astronómovia si nie sú istí, ako sa sem zmestia.
"Čo to je a čo to znamená pre tento planetárny systém, zatiaľ nie je známe," uviedla Isella. „Jedinou presvedčivou vecou, ktorú môžeme povedať, je, že je dosť ďaleko od planéty, aby bola nezávislou vlastnosťou.“
Astronómovia si sú celkom istí, že proces, ktorý vidia hrať okolo PDS 70c, je ten istý proces, ktorý pracoval na vytvorení Jupiterových mesiacov. Je však potrebné poznamenať, že ďalší plynový gigant našej slnečnej sústavy je odlišný od Jupitera. Saturnove mesiace boli pravdepodobne vytvorené v dôsledku obehovej planéty, ale jeho ľadové krúžky boli pravdepodobne vytvorené kométami a inými skalnatými telesami, ktoré sa navzájom zrážali.
Tieto exoplanetárne systémy sú notoricky ťažko pozorovateľné v optickom a infračervenom svetle. Energia z hviezdy v tých častiach spektra utopí svetlo z planét. Ale nie pre ALMA.
ALMA sa zameriava na rádiové vlny a hviezdy vysielajú rádiové vlny iba slabo. Tím hovorí, že môžu sledovať systém PDS 70 s ALMA a sledovať, ako sa mení a vyvíja.
„To znamená, že sa budeme môcť vrátiť do tohto systému v rôznych časových obdobiach a ľahšie zmapovať obežnú dráhu planét a koncentráciu prachu v systéme,“ uzavrela Isella. „Toto nám poskytne jedinečný pohľad na orbitálne vlastnosti solárnych systémov v ich najskorších fázach vývoja.“
Objav tohto cirkulačného disku a pravdepodobné mesiace, ktoré sa v ňom vytvoria, sú zaujímavé samy o sebe, ale spôsob, akým tím disk zistil, je tiež sľubný pre budúcnosť. Hoci sa našli ďalšie, táto štúdia je presvedčivá.
"Existuje niekoľko kandidátskych planét, ktoré boli odhalené na diskoch, ale toto je veľmi nové pole a o všetkých sa stále diskutuje," uviedla Isella. „(PDS 70 ba PDS 70 c) patria medzi najrobustnejšie, pretože sa vyskytli nezávislé pozorovania s rôznymi nástrojmi a technikami.“
V závere práce autori uvádzajú: „Tvrdíme, že optické, NIR a (sub) milimetrové pozorovania sú vysoko komplementárne, pretože snímajú rôzne aspekty procesov akumulácie planéty a sú ovplyvnené rôznymi systematickými chybami.“ Taktiež poznamenávajú, že samotná ALMA nemôže robiť túto prácu. Kombináciou rôznych pozorovaní otvorili tieto exoplanety a ich disky až do podrobnejšej štúdie.
Zo štúdie: „Keď ALMA a existujúce optické teleskopy dosahujú svoje plné zobrazovacie schopnosti, prichádzajúce pozorovania okolitých kruhových diskov charakterizovaných dutinami a medzerami, ako sú pozorované v PDS 70, môžu odhaliť viac novorodeneckých planét, ktoré interagujú s ich pôrodným diskom. Takéto pozorovania sú zásadné pre skúmanie procesov zodpovedných za tvorbu planetárnych systémov. “
Zdroj:
- Tlačová správa: „Obehový planét„ tvoriaci mesiac “objavený vo vzdialenom systéme hviezd
- Tlačová správa: Disk tvoriaci mesiac sa objavil okolo vzdialenej planéty
- Výskumná práca: Detekcia submilimetrových emisií kontinua spojených s kandidátskymi protoplanetami
