Astronomii au descoperit, pentru prima dată, lunile care se formează în discul de moloz în jurul unui exoplanet mare. Astronomii au bănuit de mult timp că acesta este modul în care planetele mai mari - cum ar fi Jupiter în sistemul nostru solar - își primesc lunile. Totul se întâmplă în jurul unei stele foarte tinere, numită PDS 70, aflată la aproximativ 370 de ani lumină distanță în constelația Centaur.
„Pentru prima dată, putem vedea în mod concludent semnele de poveste ale unui disc circumplanetar ...”
Andrea Isella, autor principal, Universitatea Rice
Teoria acceptată a modului în care se formează planetele se numește ipoteză nebulară. Totul începe cu formarea unei stele într-un nor enorm de gaz numit un nor molecular gigant (GMC). Pe măsură ce steaua se formează, norul este format într-un disc rotativ de gaz și praf aplatizat numit disc protoplanetar sau disc circumstanțial. Materia începe să se coaguleze în grupuri de pe acest disc și aceste grupuri se transformă în planete.
Dacă masa unei planete care se formează în disc crește mai mult de aproximativ 10 mase de Pământ, se întâmplă altceva. Datorită masei sale, planeta respectivă deschide un decalaj în discul protoplanetar. Pe măsură ce materialul trece prin acest gol, acesta se poate apropia de planetă încât gravitatea planetei domină gravitatea stelei gazdă. Materialul respectiv este apoi prins într-un disc circumplanetar (CPD) care se rotește în jurul planetei, ca un disc de pe un disc.
O mare parte din materialul dintr-un disc circumplanetar este acumulat pe planeta care formează. Dar nu toate. Aceleași forțe care au creat planete din discul circumstanțial merg la treabă. Acestea pot crea luni din materialul care se rotește pe discul din jurul planetei.
Acum, o echipă de astronomi au observat acest disc circumplanetar și lunile care se formează în el, pentru prima dată.
Autorul principal al studiului care prezintă aceste descoperiri este Andrea Isella, astronom la Universitatea Rice din Houston, Texas. Rezultatele au fost publicate în scrisorile Jurnalului Astrofizic și este intitulată „Detecția emisiilor de submilimetru continuu asociate cu protoplanetele candidați”.
„Planetele se formează din discurile de gaz și praf din jurul stelelor nou formate, iar dacă o planetă este suficient de mare, își poate forma propriul disc pe măsură ce adună material pe orbita sa în jurul stelei”, a spus Isella. „Jupiter și lunile sale sunt un sistem planetar mic, de exemplu, în sistemul nostru solar, și cred că lunile lui Jupiter s-au format dintr-un disc circumplanetar când Jupiter era foarte tânăr.”
Totul se întâmplă în jurul stelei PDS 70. Această stea a apărut în știrile de acum un an, când astronomii au capturat prima imagine a unei planete nou formate într-un disc circumstanțial. Planeta respectivă se numește PDS 70b. Acea descoperire a fost o veste mare la acea vreme, din motive întemeiate.
PDS 70b nu este singura planetă care orbitează pe stea. Există o altă planetă, PDS 70c, aflată tot pe orbită și sunt amândoi giganti ai gazelor. Ambele planete au fost detectate de telescopul foarte mare (VLT) al Observatorului European Sud (ESO) în optică și infraroșu. Strălucirea caldă a hidrogenului care se acumulează în perechea de planete este ceea ce le-a dat.
Echipa a combinat observațiile VLT cu noi observații radio de la Atacama Large Millimeter / Sub Millimeter Array (ALMA.) Rezultatul este o dovadă convingătoare a unui disc protoplanetar în jurul stelei ultraperiferice, PDS 70c.
„Pentru prima dată, putem vedea în mod concludent semnele de poveste ale unui disc circumplanetar, care ajută la susținerea multor teorii actuale ale formării planetei”, a spus Andrea Isella, autor principal.
„Comparând observațiile noastre cu imaginile cu infraroșu și optică de înaltă rezoluție, putem vedea clar că o concentrație altfel enigmatică de particule minuscule de praf este de fapt un disc de praf care ține de planetă, prima caracteristică de acest fel observată vreodată în mod concludent”, a spus el. Potrivit cercetătorilor, aceasta este și prima dată când o planetă a fost văzută clar în aceste trei benzi distincte de lumină.
O întrebare a răspuns, o altă întrebare
PDS 70b și c afișează diferite caracteristici, iar echipa din spatele acestui studiu nu este exact sigură ce înseamnă totul.
„Ce este și ce înseamnă pentru acest sistem planetar nu este încă cunoscut.”
Andrea Isella, autor principal, Universitatea Rice
PDS 70c, steaua cea mai exterioară a perechii, este la fel de departe de steaua sa, precum Neptun este de la Soare. Se află exact în aceeași locație ca un nod evident de praf văzut în datele ALMA. Deoarece această planetă strălucește atât de puternic în benzile infraroșii și de hidrogen, luminii astronomilor pot spune convingător că o planetă complet formată este deja pe orbită. Benzile luminoase cu infraroșu și hidrogen arată că gazul din apropiere este încă acumulat pe suprafața planetei, finalizând ritmul de creștere al adolescenților.
Astronomii estimează că PDS 70c este de aproximativ 1 până la 10 ori mai mare decât masa lui Jupiter. „Dacă planeta se află la capătul mai mare al acestei estimări, este foarte posibil să existe lunile de dimensiuni ale planetei în jurul acesteia”, a menționat Isella.
Dar PDS 70b mai are ceva. Aceste planete, care se află la aproximativ aceeași distanță de steaua sa, ca Uranus este de la Soare, are o masă de praf care se urmărește în spatele ei ca o coadă. Și astronomii nu sunt siguri cum se potrivește.
„Ce este și ce înseamnă pentru acest sistem planetar nu este încă cunoscut”, a spus Isella. "Singurul lucru concludent pe care îl putem spune este că este suficient de departe de planetă pentru a fi o caracteristică independentă."
Astronomii sunt destul de siguri că procesul pe care îl pot vedea jucând în jurul PDS 70c este același proces care a lucrat la crearea lunilor Jupiter. Totuși, merită remarcat faptul că celălalt gigant al gazelor noastre din Sistemul Solar este distinct de Jupiter. Lunile lui Saturn au fost create probabil ca urmare a unui disc circumplanetar, dar inelele sale înghețate au fost create probabil de comete și alte corpuri stâncoase care se prăbușeau între ele.
Aceste sisteme exoplanetare sunt notoriu dificil de observat în lumina optică și în infraroșu. Energia din stea în acele părți ale spectrului înecă lumina de pe planete. Dar nu pentru ALMA.
ALMA se concentrează pe undele radio, iar stelele emit numai unde radio slab. Echipa spune că pot continua să observe sistemul PDS 70 cu ALMA pentru a urmări cum se schimbă și se dezvoltă.
„Acest lucru înseamnă că vom putea reveni la acest sistem la diferite perioade de timp și să mapăm mai ușor orbita planetelor și concentrația de praf din sistem”, a concluzionat Isella. „Acest lucru ne va oferi cunoștințe unice despre proprietățile orbitale ale sistemelor solare în cele mai timpurii stadii ale dezvoltării.”
Descoperirea acestui disc circumplanetar și a lunilor probabile care se formează în el sunt interesante în sine, dar modul în care echipa a găsit discul este de asemenea promițător pentru viitor. În timp ce au fost găsiți alții, acest studiu este cel mai convingător.
„Există o mână de planete candidate care au fost detectate pe discuri, dar acesta este un domeniu foarte nou, și toate sunt încă dezbătute”, a spus Isella. „(PDS 70 b și PDS 70 c) sunt printre cele mai puternice, deoarece au existat observații independente cu diferite instrumente și tehnici.”
În concluzia lucrării lor, autorii spun: „Susținem că observațiile optice, NIR și (sub) milimetrice sunt extrem de complementare, deoarece sondează aspecte diverse ale proceselor de acreție a planetei și sunt afectate de erori sistematice diferite.” De asemenea, aceștia observă că ALMA singur nu poate face treaba. Combinând diferitele observații, acestea au deschis aceste exoplanete și discurile lor până la un studiu mai detaliat.
Din studiu: „Pe măsură ce ALMA și telescoapele optice existente își ating capacitățile imagistice complete, observațiile viitoare ale discurilor circumstanțiale din apropiere caracterizate de cavități și goluri precum cele observate în PDS 70 ar putea dezvălui mai multe planete nou-născuți care interacționează cu discul natal. Astfel de observații sunt fundamentale pentru investigarea proceselor responsabile de formarea sistemelor planetare. "
Surse:
- Comunicat de presă: discul circumplanetar „formând lună” descoperit în sistemul stelelor îndepărtate
- Comunicat de presă: Discul format din lună descoperit în jurul planetei îndepărtate
- Document de cercetare: detectarea emisiilor de submillimetru continuu asociate cu protoplanetele candidați
