Astronomi su prvi put otkrili mjesečeve koji se formiraju u disku krhotina oko velike egzoplanete. Astronomi već dugo sumnjaju da na taj način veće planete - poput Jupitera u našem Sunčevom sustavu - dobivaju mjesece. Sve se događa oko vrlo mlade zvijezde po imenu PDS 70, udaljene oko 370 svjetlosnih godina u zviježđu Centaur.
"Po prvi put možemo konačno vidjeti naznake znakova planetarnog diska ..."
Andrea Isella, vodeći autor sa Sveučilišta Rice
Prihvaćena teorija o načinu formiranja planeta naziva se magnetnom hipotezom. Sve započinje formiranjem zvijezde u ogromnom oblaku plina koji se naziva ogromni molekularni oblak (GMC). Kako se zvijezda oblikuje, oblak se oblikuje u rotirajući spljošteni disk plina i prašine koji se naziva protoplanetarni disk, ili cirkularni disk. Materija se počinje sakupljati u grozdove na ovom disku, a ti se grozdovi pretvaraju u planete.
Ako masa planeta koja se formira na disku naraste veća od otprilike 10 mase Zemlje, događa se nešto drugo. Zbog svoje mase, ovaj planet otvara jaz u protoplanetarnom disku. Dok materijal prolazi kroz taj jaz, može se dovoljno približiti planeti da njegova gravitacija dominira gravitacijom zvijezde domaćina. Taj je materijal zatim zarobljen u planetarnom disku (CPD) koji se okreće oko planete, poput diska unutar diska.
Veliki dio materijala unutar planetarnog diska ugrađuje se u planetu koja formira. Ali ne sve. Iste sile koje su stvorile planete iz obodnog diska idu na posao. Oni mogu stvoriti mjesečeve od materijala koji se okreće u disku oko planete.
Sada je tim astronoma prvi put uočio ovaj planetarni disk i mjeseca koji se formiraju u njemu.
Vodeća autorica studije koja je iznijela ove nalaze je Andrea Isella, astronomkinja sa sveučilišta Rice u Houstonu, Texas. Otkrića su objavljena u pismima časopisa Astrophysical Journal, a naslovljena su „Detekcija kontinuirane submilimetarske emisije povezane s protoplanetima kandidata.“
"Planete se formiraju iz diskova plina i prašine oko novonastalih zvijezda, a ako je planeta dovoljno velika, može formirati vlastiti disk dok skuplja materijal u svojoj orbiti oko zvijezde", rekla je Isella. "Na primjer, Jupiter i njegovi Mjeseci mali su planetarni sustav unutar našeg Sunčevog sustava, a vjeruje se da su Jupiterove Mjeseče nastale iz planetarnog diska kada je Jupiter bio vrlo mlad."
Sve se događa oko zvijezde PDS 70. Ta je zvijezda bila u vijestima prije otprilike godinu dana, kada su astronomi snimili prvu fotografiju planeta koji se tek formirao u obrubnom disku. Taj se planet naziva PDS 70b. To je otkriće u to vrijeme bila velika vijest i to s dobrim razlogom.
PDS 70b nije jedini planet koji kruži oko zvijezde. Postoji druga planeta, PDS 70c, također u orbiti, i oni su oba plinska velikana. Oba su planeta otkrila vrlo veliki teleskop (VLT) Europskog opservatorija za južni opservatorij u optičkom i infracrvenom obliku. Topli sjaj vodika koji se stvara u par planeta ono je što im je dalo.
Tim je kombinirao VLT promatranja s novim radio-promatranjima iz Atacama velikog milimetra / sub-milimetarskog niza (ALMA.) Rezultat su uvjerljivi dokazi protoplanetarnog diska oko najudaljenije zvijezde, PDS 70c.
"Po prvi put možemo konačno vidjeti naznake znakova planetarnog diska, koji pomažu podržati mnoge trenutne teorije o formiranju planeta", rekla je Andrea Isella, vodeća autorica.
"Uspoređujući naša opažanja s infracrvenim i optičkim slikama visoke rezolucije, možemo jasno vidjeti da je inače enigmatična koncentracija sićušnih čestica prašine zapravo planetarni disk prašine, prva takva značajka ikad uvjerljivo opažena", rekao je. Prema istraživačima, ovo je također prvi put da se planet jasno vidi u ta tri različita područja svjetlosti.
Jedno je pitanje odgovoreno, drugo postavljeno
PDS 70b i c prikazuju različite karakteristike, a tim koji stoji iza ove studije nije baš siguran što sve to znači.
"Što je to i što znači za ovaj planetarni sustav, još nije poznato."
Andrea Isella, vodeći autor sa Sveučilišta Rice
PDS 70c, najudaljenija zvijezda para, udaljen je od zvijezde koliko je Neptun i od Sunca. Na točno istom je mjestu kao i očigledan čvor prašine koji se vidi u ALMA podacima. Budući da ovaj planet sjajno svijetli u infracrvenom i vodikovom pojasu, astronomi mogu uvjerljivo reći da je potpuno formirani planet već tamo u orbiti. Svijetle infracrvene i vodikove pojaseve pokazuju da se obližnji plin i dalje prikuplja na površini planete, završavajući svoj pubertetski rast.
Astronomi procjenjuju da je PDS 70c otprilike 1 do 10 puta veći od mase Jupitera. "Ako se planet nalazi na većem kraju te procjene, sasvim je moguće da se oko njega mogu formirati mjeseca veličine planeta", primijetila je Isella.
No, u PDS 70b se događa još nešto. Taj planet, koji je otprilike na istoj udaljenosti od njegove zvijezde kao i Uran od Sunca, iza sebe ima masu prašine poput repa. A astronomi nisu sigurni kako se to uklapa.
"Što je to i što znači za ovaj planetarni sustav, još nije poznato", rekla je Isella. "Jedino što možemo zaključiti je da je planeta dovoljno daleko da bude neovisna značajka."
Astronomi su prilično sigurni da je proces na kojem mogu vidjeti izvođenje oko PDS 70c isti proces koji je radio za stvaranje Jupiterovih mjeseci. Međutim, vrijedno je napomenuti da se drugi plinski gigant našeg Sunčevog sustava razlikuje od Jupitera. Saturnovi Mjeseci vjerojatno su nastali kao rezultat planetarnog diska, ali njegovi ledeni prstenovi vjerojatno su stvorili komete i druga stjenovita tijela koja se sudaraju jedno u drugo.
Ti su egzoplanetarni sustavi notorno optički i infracrvenom svjetlu. Energija zvijezde u onim dijelovima spektra utapa svjetlost sa planeta. Ali ne za ALMA.
ALMA se fokusira na radio valove, a zvijezde samo slabo emitiraju radio valove. Tim kaže da mogu nastaviti sa promatranjem PDS 70 sustava s ALMA-om i gledati kako se mijenja i razvija.
"To znači da ćemo se moći vratiti ovom sustavu u različitim vremenskim razdobljima i lakše preslikati orbitu planeta i koncentraciju prašine u sustavu", zaključila je Isella. "Ovo će nam pružiti jedinstven uvid u orbitalna svojstva solarnih sustava u njihovim najranijim fazama razvoja."
Otkriće ovog planetarnog diska i vjerojatni Mjeseci koji se u njemu formiraju zanimljivi su sami po sebi, ali način na koji je tim pronašao disk također obećava za budućnost. Dok su pronađeni drugi, ova je studija najuvjerljivija.
"Postoji nekoliko planeta kandidata koji su otkriveni na diskovima, ali ovo je sasvim novo polje i o njima se još uvijek raspravlja", rekla je Isella. "(PDS 70 b i PDS 70 c) su među najotpornijima jer su postojala neovisna opažanja s različitim instrumentima i tehnikama."
Zaključno u svom radu, autori kažu, „Mi tvrdimo da su optička, NIR i (sub) milimetarska opažanja vrlo komplementarna jer istražuju različite aspekte procesa akumulacije planeta i na njih utječu različite sistematske pogreške.“ Oni također napominju da ALMA sama ne može učiniti posao. Kombinacijom različitih opažanja otvorili su ove egzoplanete i njihove diskove do detaljnijeg proučavanja.
Iz studije: „Dok ALMA i postojeći optički teleskopi postižu svoju punu sposobnost snimanja, naredna promatranja obližnjih cirkularnih diskova karakteriziranih šupljinama i prazninama poput onih opaženih u PDS 70 mogu otkriti više novorođenih planeta koji međusobno djeluju s natalnim diskom. Takva su zapažanja temeljna za istraživanje procesa odgovornih za stvaranje planetarnih sustava. "
Izvori:
- Priopćenje: Otkriven planenetarni disk 'Mjesec koji stvara' otkriven u udaljenom zvjezdanom sustavu
- Priopćenje za javnost: Disk u obliku mjeseca koji je otkriven oko daleke planete
- Istraživački rad: Detekcija kontinuirane submilimetrske emisije povezane s protoplanetima kandidata
