370 svetelných rokov od nás, slnečná sústava vyrába detské planéty. Hviezda v centre toho všetkého je mladá, stará iba asi 6 miliónov rokov. A jeho batoľatá sú dve obrovské planéty, pravdepodobne oboje plynové giganty, ktoré ošetrovávajú plynné látky z obvodového disku hviezdy.
Hostiteľská hviezda v tomto systéme sa nazýva PDS 70. PDS 70 je o niečo menšia a menej hmotná ako naša Slnko a stále samotná hmota narastá. Táto mladá hviezda je hviezda T Tauri, čo v podstate znamená, že sú veľmi mladí a začínajú v živote. Pretože je to tak mladé, planéty sa stále formujú na obežnej dráhe. A vidieť, ako sa rodiace sa planéty stále formujú, je niečo, z čoho sa astronómovia teší.
"Toto je prvá jednoznačná detekcia dvoj planétového systému, ktorý vytvára medzeru na disku."
Julien Girard, Space Telescope Science Institute.
Čo robí obrazy týchto mladých, stále sa formujúcich planét zaujímavými, je to, že dokazujú našu dlhodobú teóriu o tom, ako sa planéty tvoria v mladých solárnych systémoch. Táto teória sa nazýva hypotetická hypotéza a existuje už celé desaťročia, ale bez pozorovacích dôkazov, ktoré ju podporujú.
Hypotéza hmlovín
Hviezdy sa tvoria z obrovských mrakov väčšinou vodíka nazývaného molekulárne oblaky. Molekulové oblaky sú gravitačne nestabilné a plyn má tendenciu zhlukovať sa spolu. Nakoniec jeden z týchto zhlukov začne snežiť a zväčšuje sa. Keď sa tak stane, oblak sa sploští ako palacinka a začne sa otáčať, a keď sa stredná zhluk stane dostatočne hustou, zapáli sa do fúzie a zrodí sa hviezda. Mnoho hviezd je v binárnych systémoch, keď sa z molekulárneho oblaku tvoria dve hviezdy.
Hviezda v strede však nie je jediným zhlukom. V rotujúcom plyne sa tvoria ďalšie menšie zhluky a môžu sa formovať do planét. Niektoré z plynných planét, ako napríklad Jupiter a Saturn v našej vlastnej slnečnej sústave, sa môžu naozaj zväčšiť. (Astronómovia niekedy označujú Jupitera a Saturna za „zlyhané hviezdy“, pretože sa chystali stať hviezdami, ale nemohli sa tam úplne dostať.)
Keby ste tam mohli zmraziť tento proces, uvideli by ste mladú hviezdu uprostred plochého rotujúceho oblaku plynu. Ale v plyne by ste videli medzery v tvare prstenca, kde sú planéty zaneprázdnené zametaním materiálu a stávajú sa dobre planétami. Tento proces sa nazýva narastanie. A už to nie je molekulárny mrak, teraz sa to nazýva „protoplanetárny disk“, pretože je to tvar disku a preto sa v ňom tvoria planéty.
A to je presne to, čo vidia astronómovia.
Zobrazenie skutočných planét
Čo je v pohode na týchto nových obrázkoch je to, že nevidíme iba medzery a prstene, ktoré signalizujú prítomnosť planéty, môžeme vidieť aj samotné planéty. A je to len druhýkrát, čo sme si určite všimli, že systém dvoch planét vytvára medzery na disku. (V roku 2008 bol zobrazený štvor planétový systém s názvom HR 8799).
"Boli sme veľmi prekvapení, keď sme našli druhú planétu."
Sebastiaan Haffert, hlavný autor, observatórium Leiden.
"Toto je prvá jednoznačná detekcia dvoj planétového systému vyrezávajúceho diskovú medzeru," uviedla Julien Girard z inštitútu Space Telescope Science Institute v Baltimore v Marylande.
V tejto novej štúdii uverejnenej v 3. júni vydania časopisu Nature Astronomy použil tím astronómov MUSE Spectrograph na veľmi veľkom ďalekohľade Európskej južnej observatória (VLT.).
Vidieť vnútri protoplanetárneho disku je náročná úloha. Hviezda je nielen jasná, dominuje obrazu, ale všetok plyn a prach na disku môžu blokovať svetlo prichádzajúce z formujúcich planét. Prístroj MUSE má schopnosť blokovať svetlo vyžarované vodíkom v cloude, čo je znakom narastania vodíka na stále sa formujúce planéty.
"Boli sme veľmi prekvapení, keď sme našli druhú planétu," uviedla vedecká autorka Sebastiaan Haffert z observatória v Leidene.
„Pri zariadeniach, ako sú ALMA, Hubble alebo veľké pozemné optické teleskopy s adaptívnou optikou, vidíme disky s krúžkami a medzerami všade. Otvorená otázka bola, sú tam planéty? V takom prípade je odpoveď áno, “vysvetlil Girard.
Tím si všimol planétu s názvom PDS 70c. (Ďalšia planéta v rovnakom systéme, nazývaná PDS 70b, bola prvýkrát objavená asi pred rokom.)
Nová planéta, PDS 70c, je blízko vonkajšieho okraja disku a je približne 3,3 miliardy míľ od hviezdy. To je asi rovnaká vzdialenosť, ako je Neptún od Slnka. Astronómovia majú iba predbežné odhady hmotnosti planéty, odhadujú však, že PDS 70c je 1 až 10-krát väčšia ako Jupiter.
Doteraz objavená planéta PDS 70b je asi 2 miliardy kilometrov od hviezdy, približne rovnaká ako Urán v našej slnečnej sústave. Jeho hmotnosť je 4 až 17-násobok hmotnosti Jupitera.
Teraz čakáme. Pre James Webb Telescope
Získavanie snímok z týchto mladých exoplanet je pre MUSE spektrografom šťastná nehoda. Tento prístroj bol pôvodne vyvinutý na štúdium galaxií a zhlukov hviezd. Ale ukázalo sa, že v procese formovania je dobré zistiť exoplanety. A tá nehoda pomohla posunúť hypotrálnu hypotézu z hypotézy do akceptovanej teórie.
„Tento nový pozorovací režim bol vyvinutý na štúdium galaxií a zhlukov hviezd pri vyššom priestorovom rozlíšení. Vďaka tomuto novému režimu je tiež vhodný na zobrazovanie exoplanet, čo nebolo pôvodným vedeckým stimulom pre nástroj MUSE, “uviedol Haffert.
V budúcnosti (budúcnosť, ktorá sa stále oneskoruje), James Webb Space Telescope (JWST) posunie štúdium mladých planét formujúcich sa na týchto diskoch. Keď sa prestane čakať na dokonalý vesmírny ďalekohľad, jeho výkon by mal astronómom umožniť zachytiť veľmi špecifické vlnové dĺžky svetla, ktoré je emitované narastajúcim vodíkom.
To znamená, že vedci budú môcť zmerať teplotu plynného vodíka v disku, ako aj jeho hustotu. Poznanie oboch týchto vecí nám pomôže skutočne pochopiť, ako sa tvoria plynové obrie planéty.
Zatiaľ však máme aspoň obrázky planét, a keď sa astronómovia pozerajú do galaxie a vidia tieto mladé hviezdne systémy a medzery na diskoch, môžu si byť istí, že tam skutočne sú planéty.
