Przy pomocy Atacama Large Millimetre/submillimeter Array (ALMA), w której Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) jest partnerem, astronomowie po raz pierwszy jednoznacznie wykryli obecność dysku wokół planety poza Układem Słonecznym. Obserwacje rzucą nowe światło na powstawanie księżyców i planet w młodych układach gwiazdowych.

System PDS 70, znajdujący się prawie 400 lat świetlnych od nas i wciąż w trakcie formowania. W centrum układu znajduje się gwiazda i co najmniej dwie krążące wokół niej planety, PDS 70b (niewidoczne na zdjęciu) i PDS 70c, otoczone dyskiem okołoplanetarnym (kropka na prawo od gwiazdy).

„Nasza praca prezentuje wyraźną detekcję dysku, w którym mogą powstawać satelity,” mówi Myriam Benisty, badaczka z University of Grenoble (Francja) oraz University of Chile, która kierowała nowymi badaniami opublikowanymi 22 lipca w The Astrophysical Journal Letters„Nasze obserwacje ALMA zostały uzyskane z tak znakomitą rozdzielczością, że mogliśmy wyraźnie zidentyfikować, że dysk jest związany z planetą, a na dodatek byliśmy w stanie oszacować po raz pierwszy jego rozmiar” dodaje.

Szeroki (po lewej) i zbliżenie (po prawej) dysku tworzącego księżyc, otaczającego PDS 70c, młodego Jowisza – planeta odległa o prawie 400 lat świetlnych.

Opisywany dysk, zwany dyskiem wokółplanetarnym, otacza egzoplanetę PDS 70c, jedną z dwóch olbrzymich, podobnych do Jowisza planet krążących wokół gwiazdy oddalonej o blisko 400 lat świetlnych od nas. Astronomowie już wcześniej znaleźli wskazówki istnienia dysku “tworzącego księżyce” wokół tej egzoplanety, ale nie byli w stanie określić czy dysk jest oddzielony od otoczenia, nie byli w stanie potwierdzić detekcji – aż do tej pory.

Co więcej, dzięki pomocy ALMA, Benisty i jej zespół ustalili, że dysk ma średnicę podobną do dystansu Ziemi od Słońca i wystarczającą masę do uformowania trzech satelitów wielkości Księżyca.

Ale wyniki są nie tylko kluczem do dowiedzenia się, w jaki sposób rodzą się księżyce. „Te obserwacje są także niesamowicie ważne dla udowodnienia teorii powstawania planet, czego nie można było przetestować do tej pory” mówi Jaehan Bae, naukowiec z Earth and Planets Laboratory w Carnegie Institution for Science (USA), autor badań.

Planety formują się w pyłowych dyskach wokół młodych gwiazd, rzeźbiąc puste przestrzenie w miarę jak pochłaniają materię z dysku wokółgwiazdowego. W tym procesie planeta może uzyskać swój własny dysk wokółplanetarny, który ma wpływ na wzrost planety poprzez regulację ilości materii spadającej na nią. W tym samym czasie gaz i pył z dysku wokółplanetarnego mogą łączyć się w stopniowo coraz większe ciała w licznych kolizjach, ostatecznie doprowadzając do narodzin księżyców.

Zbliżenie na tworzący księżyc dysk otaczający PDS 70c, młodego gazowego giganta podobnego do Jowisza.

Jednak astronomowie nie rozumieją jeszcze w pełni tych procesów. „W skrócie, ciągle jest niejasne kiedy, gdzie i jak formują się planety i księżyce” wyjaśnia Stefano Facchini, ESO Research Fellow, który również był zaangażowany w badania.

„Do tej pory znaleziono ponad 4000 egzoplanet, ale wszystkie z nich zostały wykryte w dojrzałych systemach. PDS 70b i PDS 70c, tworzące układ przypominający pare Jowisz-Saturn, są jedynymi dwoma egzoplanetami wykrytymi do tej pory, które nadal są w procesie formowania się” wyjaśnia Miriam Keppler, badaczka w Max Planck Institute for Astronomy w Niemczech i jedna ze współautorek badań.

Mapa pokazuje południową konstelację Centaura i zaznacza większość gwiazd widocznych gołym okiem w pogodną ciemną noc. Gwiazda karłowata PDS 70 oznaczona jest czerwonym kółkiem.

„Ten system oferuje więc nam wyjątkową szansę na obserwowanie i badania procesów powstawania planet i satelitów” dodaje Facchini.

PDS 70b i PDS 70c, dwie planety tworzące system, zostały odkryte przy pomocy należącego do ESO teleskopu VLT odpowiednio w latach 2018 I 2019, a ich unikatowa natura oznacza, że od tamtej pory wielokrotnie obserwowano je także przy pomocy innych teleskopów i instrumentów.

Najnowsze obserwacje ALMA w wysokiej rozdzielczości pozwoliły astronomom na uzyskanie lepszego wglądu w ten system. Poza potwierdzeniem detekcji dysku wokółplanetarnego wokól PDS 70c i zbadaniem jego rozmiaru oraz masy, odkryto także, że PDS 70b nie wykazuje wyraźnych dowodów na istnienie podobnego dysku, co wskazuje, że została pozbawiona materiału pyłowego w swoich otoczeniu przez PDS 70c.

kolorowe zdjęcie pokazuje niebo wokół słabego pomarańczowego karła PDS 70 (w środku zdjęcia). Jasna niebieska gwiazda po prawej to χ Centauri.

Jeszcze lepiej zrozumiemy system planetarny dzięki Ekstremalnie Wielkiego Teleskopowi (ELT), budowanemu aktualnie przez ESO na Cerro Armazones na chilijskiej pustyni Atakama. „ELT ze swoją znacznie lepszą rozdzielczością będzie kluczowy dla tych badań, będziemy w stanie wykonać szczegółową mapę tego systemu” mówi współautor Richard Teague, naukowiec z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA. W szczególności, używając Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS) na ELT, zespół będzie s tanie spojrzeć na ruchy gazu.

 

 

Źródło: eso.org
0 0 votes
Article Rating