В течение десятилетий наиболее широко распространенным взглядом на то, как сформировалась наша Солнечная система, была гипотеза туманности. Согласно этой теории, Солнце, планеты и все другие объекты в Солнечной системе образовались из туманного материала миллиарды лет назад. Эта пыль испытала гравитационный коллапс в центре, образуя наше Солнце, в то время как остальная часть материала образовала околозвездное кольцо мусора, которое объединилось, чтобы сформировать планеты.
Благодаря разработке современных телескопов астрономы смогли исследовать другие звездные системы, чтобы проверить эту гипотезу. К сожалению, в большинстве случаев астрономы были в состоянии наблюдать только кольца мусора вокруг звезд с намеками на планеты в формировании. Лишь недавно группа европейских астрономов смогла запечатлеть изображение новорожденной планеты, продемонстрировав тем самым, что обломочные кольца действительно являются местом рождения планет.
Исследование группы появилось в двух статьях, которые были недавно опубликованы в Астрономия и Астрофизика, под названием «Обнаружение спутника планетарной массы в зазоре переходного диска вокруг PDS 70» и «Орбитальная и атмосферная характеристика планеты в зазоре переходного диска PDS 70». Команда обоих исследований включала члена Института астрономии Макса Планка (MPIA), а также несколько обсерваторий и университетов.
Ради своих исследований команды выбрали PDS 70b, планету, которая была обнаружена на расстоянии 22 астрономических единиц (AU) от звезды-хозяина и которая, как полагают, была недавно сформированным телом. В первом исследовании, которым руководила Мириам Кепплер из Института астрономии им. Макса Планка, команда указала, как они изучали протопланетный диск вокруг звезды PDS 70.
PDS 70 - это звезда T Tauri с низкой массой, расположенная в созвездии Центавра, приблизительно в 370 световых годах от Земли. Это исследование было выполнено с использованием архивных изображений в ближней инфракрасной полосе, полученных с помощью высокочастотного высококонтрастного прибора Exoplanet REsearch (SPHERE) для спектроскопического поляриметра на телескопе ESO с очень большим телескопом (VLT) и ближнего инфракрасного коронографического томографа на южном телескопе Джемини. ,
Используя эти инструменты, команда сделала первое надежное обнаружение молодой планеты (PDS 70b), вращающейся в пределах промежутка в протопланетном диске своей звезды и расположенного примерно в трех миллиардах км (1,86 миллиарда миль) от ее центральной звезды - примерно на том же расстоянии между Ураном. и солнце. Во втором исследовании, проведенном Андре Мюллером (также из MPIA), команда описывает, как они использовали инструмент СФЕРА для измерения яркости планеты на разных длинах волн.
Исходя из этого, они смогли определить, что PDS 70b - это газовый гигант, имеющий около девяти масс Юпитера и температуру поверхности около 1000 ° C (1832 ° F), что делает его особенно «горячим супер-Юпитером». Планета должна быть моложе своей ведущей звезды и, вероятно, все еще растет. Данные также указывают, что планета окружена облаками, которые изменяют излучение, испускаемое планетарным ядром и его атмосферой.
Благодаря передовым инструментам, команда также смогла получить изображение планеты и ее системы. Как видно из изображения (размещенного вверху) и видео ниже, планета видна как яркая точка справа от почерневшего центра изображения. Эта темная область происходит из-за коронографа, который блокирует свет от звезды, чтобы команда могла обнаружить гораздо более слабого спутника.
Мириам Кепплер, аспирантка MPIA, объяснила в недавнем заявлении ESO для прессы:
«Эти диски вокруг молодых звезд являются местами рождения планет, но пока лишь несколько наблюдений обнаружили намеки на детские планеты в них. Проблема в том, что до сих пор большинство из этих кандидатов на планету могли просто присутствовать на диске ».
В дополнение к обнаружению молодой планеты, исследовательские группы также отметили, что она ваяла протопланетный диск, вращающийся вокруг звезды. По существу, орбита планеты проследила гигантскую дыру в центре диска после накопления материала из него. Это означает, что PDS 70b все еще находится вблизи места своего рождения, вероятно, все еще будет накапливать материал и будет продолжать расти и изменяться.
В течение десятилетий астрономы знали об этих пробелах в протопланетном диске и предполагали, что они были созданы планетой. Теперь у них наконец есть доказательства, подтверждающие эту теорию. Как объяснил Андре Мюллер:
“Результаты Кепплера дают нам новое окно на сложные и плохо понятые ранние этапы эволюции планеты. Нам нужно было наблюдать планету на диске молодой звезды, чтобы по-настоящему понять процессы, лежащие в основе формирования планеты.“
Эти исследования будут благом для астрономов, особенно когда речь идет о теоретических моделях формирования и эволюции планет. Определив атмосферные и физические свойства планеты, астрономы смогли проверить ключевые аспекты небулярной гипотезы. Открытие этой молодой, покрытой пылью планеты не было бы, если бы не возможности инструмента СФЕРА ESO.
Этот инструмент изучает экзопланеты и диски вокруг соседних звезд, используя технику, известную как высококонтрастное изображение, но также использует передовые стратегии и методы обработки данных. В дополнение к блокированию света от звезды с помощью коронографа, СФЕРА способна отфильтровывать сигналы слабых планетных спутников вокруг ярких молодых звезд на нескольких длинах волн и эпох.
Профессор Томас Хеннинг - директор MPIA, немецкий со-исследователь инструмента SPHERE и старший автор этих двух исследований - заявил в недавнем пресс-релизе MPIA:
«После десяти лет разработки новых мощных астрономических инструментов, таких как СФЕРА, это открытие показывает нам, что мы наконец-то можем находить и изучать планеты во время их формирования. Это исполнение давней мечты ».
Будущие наблюдения этой системы также позволят астрономам проверить другие аспекты моделей формирования планет и узнать о ранней истории планетных систем. Эти данные также будут иметь большое значение для определения того, как наша собственная Солнечная система формировалась и развивалась в течение своей ранней истории.
