Umelcov koncept Jupitera podobný planét obiehajúci okolo hviezdy. Obrazový kredit: NASA Kliknite pre zväčšenie
S pomocou Spitzerovho vesmírneho teleskopu agentúry NASA zistil tím astronómov vedený univerzitou v Rochesteri medzery okolo zaprášených diskov okolo dvoch veľmi mladých hviezd, čo naznačuje, že sa v nich vytvorili plynové obrie planéty. Pred rokom tí istí vedci našli dôkaz o prvej „planéte dieťaťa“ okolo mladej hviezdy a vyzvali ju na modelovanie obrie planéty väčšiny astrofyzikov.
Nové nálezy v Astrophysical Journal Letters z 10. septembra nielen posilňujú myšlienku, že obrie planéty ako Jupiter sa formujú oveľa rýchlejšie, ako vedci tradične očakávali, ale jedna z hviezd s plynovou atmosférou, nazývaná GM Aurigae, je obdobou našej vlastnej. slnečná sústava. Vo veku iba 1 milión rokov dáva hviezda jedinečné okno o tom, ako mohol vzniknúť náš vlastný svet.
„GM Aurigae je v podstate omnoho mladšou verziou nášho Slnka a medzera na jeho disku je približne rovnaká ako priestor, ktorý zaberajú naše vlastné obrie planéty,“ hovorí Dan Watson, profesor fyziky a astronómie na University of Rochester a vedúci výskumného tímu spoločnosti Spitzer IRS Disks. "Pozerať sa na to je ako pozerať sa na detské obrázky našej Slnka a vonkajšej slnečnej sústavy," hovorí.
„Výsledky predstavujú výzvu pre existujúce teórie formovania obrovských planét, najmä tie, v ktorých sa planéty postupne budujú po milióny rokov,“ hovorí Nuria Calvet, profesorka astronómie na Michiganskej univerzite a vedúca autorka príspevku. „Štúdie, ako je táto, nám nakoniec pomôžu lepšie pochopiť, ako sa formujú naše vonkajšie planéty, ako aj iné vesmíry.“
Nové „detské planéty“ žijú v mýtinách, ktoré našli v diskoch okolo hviezd DM Tauri a GM Aurigae, vzdialených 420 svetelných rokov v súhvezdí Taurus. Tieto disky sú už niekoľko rokov podozrivé, že majú centrálne diery, ktoré môžu byť spôsobené formovaním planéty. Nové spektrá však nepochybujú: medzery sú také prázdne a ostré, že planetárna formácia je zďaleka najrozumnejším vysvetlením ich vzhľadu.
Nové planéty zatiaľ nie je možné priamo vidieť, ale Spitzerov infračervený spektrograf (IRS) jasne ukázal, že oblasť prachu obklopujúca určité hviezdy chýbala, čo silne naznačuje prítomnosť planéty okolo každej z nich. Prach v protoplanetárnom disku je horúci v strede blízko hviezdy, a tak vyžaruje väčšinu svojho svetla na kratších vlnových dĺžkach, ako je vonkajší chladný dosah disku. Tím IRS Disks zistil, že na všetkých krátkych infračervených vlnových dĺžkach došlo k náhlemu nedostatku svetla vyžarujúceho svetlo, čo silne naznačuje, že centrálna časť disku chýba. Tieto hviezdy sú veľmi mladé podľa hviezdnych štandardov, staré asi milión rokov, stále obklopené svojimi embryonálnymi plynovými diskami. Jediným uskutočniteľným vysvetlením neprítomnosti plynu, ku ktorému by mohlo dôjsť počas krátkej životnosti hviezdy, je to, že planéta - pravdepodobne plynový gigant ako náš Jupiter - obieha okolo hviezdy a gravitačne „vymetá“ plyn do tejto vzdialenosti od hviezdy. hviezda.
Podobne ako v minuloročných nálezoch mladých planét, aj tieto pozorovania predstavujú výzvu pre všetky existujúce teórie formovania obrovských planét, najmä teórie modelov „core-accretion“, v ktorých sú tieto planéty vybudované narastaním menších telies, ktoré si vyžadujú veľa viac času na vybudovanie obrovskej planéty, ako je vek týchto systémov.
Tím IRS Disks objavil na GM Aurigae niečo iné. Namiesto jednoduchého centrálneho zúčtovania prachového disku, ako je to v iných študovaných prípadoch, má GM Aurigae na svojom disku jasnú medzeru, ktorá oddeľuje hustý zaprášený vonkajší disk od jemného vnútorného disku. Mohlo by to byť buď prechodné štádium, keď nová planéta vyčistí prach, ktorý ju obklopuje, a môže viesť k úplnému centrálnemu vyčisteniu ako ostatné disky „planét malých detí“, alebo to môže byť dôsledok toho, že sa v krátkom čase vytvoria viaceré planéty a vymetú sa. prach zložitejším spôsobom.
GM Aurigae má 1,05-násobok hmotnosti nášho Slnka - takmer dvojča? Takže sa z neho vyvinie hviezda veľmi podobná Slnku. Keby to bolo pokryté našou vlastnou slnečnou sústavou, objavená medzera by sa rozšírila zhruba z obežnej dráhy Jupitera (460 miliónov míľ) na obežnú dráhu Uránu (1,7 miliardy míľ). Toto je ten istý rozsah, v ktorom sa objavujú planéty s plynovými obrami v našom vlastnom systéme. Malé planéty bez zemného plynu, skalnaté svety, ako je Zem, by nezmetli toľko materiálu, a tak by sa nedali zistiť v neprítomnosti prachu.
Vesmírny ďalekohľad Spitzer bol vypustený na obežnú dráhu 25. augusta 2003. Výskumný tím IRS Disks je vedený členmi, ktorí postavili Spitzerov infračervený spektrograf, a zahŕňa astronómov z University of Rochester, Cornell University, Michiganskej univerzity, autonómnej národnej Mexická univerzita, Virgínska univerzita, Ithaca College, Arizonská univerzita a UCLA. Laboratórium pohonných hmôt NASA v Pasadene v Kalifornii riadi misiu Spitzer Space Telescope pre Riaditeľstvo vedeckej misie NASA vo Washingtone. Vedecké operácie sa vykonávajú vo vedeckom centre Spitzer Science Institute of Technology v Kalifornii, tiež v Pasadene.
