370 svjetlosnih godina udaljen od nas, solarni sustav stvara bebe planete. Zvijezda u središtu svega je mlada, stara samo oko 6 milijuna godina. A njegove bebe dva su ogromna planeta, vjerojatno oba plinska divova, koje njeguju plinovite materije iz cirkumolarnog diska zvijezde.
Zvijezda domaćina u ovom sustavu naziva se PDS 70. PDS 70 je malo manji i manje masivan od našeg Sunca i još uvijek prikuplja materiju. Ova mlada zvijezda je T Tauri zvijezda, što u osnovi znači da su vrlo mladi i tek počinju u životu. Budući da je tako mlada, planeti su još uvijek u procesu formiranja u orbiti oko nje. A vidjeti kako se još formiraju planete kako se astronomi tek sada počinju slagati.
"Ovo je prvo nedvosmisleno otkrivanje sustava dvije planete koji urezava jaz na disku."
Julien Girard, Znanstveni institut za svemirski teleskop.
Ono što slike ovih mladih planeta koji se još formiraju čine zanimljive je da su oni dokaz u prilog našoj dugogodišnjoj teoriji o tome kako se planeti tvore u mladim solarnim sustavima. Ta se teorija naziva nebularna hipoteza i postoji već desetljećima, ali bez opažanja koji to potkrepljuju.
Nebularna hipoteza
Zvijezde se formiraju iz masivnih oblaka uglavnom vodika koji se nazivaju molekularni oblaci. Molekularni oblaci su gravitacijski nestabilni i plin ima tendenciju skupa. Na kraju, jedna od tih grudvica započne sniježenje i postaje sve veća i veća. Kad to učini, oblak se spljošti poput palačinke i počne se okretati, a kad središnji grud postane dovoljno gust, upaljen je u fuziju i nastaje zvijezda. Mnoge se zvijezde nalaze u binarnim sustavima, kada se iz molekularnog oblaka formiraju dvije zvijezde.
Ali zvijezda u središtu nije jedini krug. Ostali, manji grozdovi formiraju se u rotirajućem plinu i mogu se formirati u planete. Neki od plinovitih planeta, poput Jupitera i Saturna u našem Sunčevom sustavu, mogu postati jako veliki. (Astronomi ponekad Jupitera i Saturna nazivaju "neuspjelim zvijezdama", jer su bili na putu da postanu zvijezde, ali nisu mogli baš tamo.)
Kad biste mogli zamrznuti proces tamo, vidjeli biste mladu zvijezdu u središtu ravnog, rotirajućeg oblaka plina. Ali u plinu ćete vidjeti praznine u obliku prstena, gdje su planete zauzete brišući materijal i postaju, eto, planete. Taj se proces naziva akrecija. I to više nije molekularni oblak, sada ga zovu "protoplanetarni disk", jer je oblik diska i protoplanete se formiraju u njemu.
I to je točno ono što astronomi vide.
Vidjevši stvarne planete
S tim novim slikama je cool što ne možemo vidjeti samo praznine i prstenove koji signaliziraju prisustvo planete, već i same planete. I tek smo drugi put zasigurno vidjeli sustav s dva planeta kako napravi praznine na disku. (Sustav s četiri planeta zvan HR 8799 snimljen je 2008. godine.)
"Bili smo vrlo iznenađeni kada smo pronašli drugi planet."
Sebastiaan Haffert, vodeći autor, Leidenski opservatorij.
"Ovo je prvo nedvosmisleno otkrivanje sustava dva planeta koji urezava diskontinu na disku", rekao je Julien Girard iz Znanstvenog instituta za svemirski teleskop u Baltimoreu, Maryland.
U ovoj novoj studiji, objavljenoj u izdanju Nature Astronomy od 3. lipnja, tim astronoma koristio je MUSE Spectrograph na vrlo velikom teleskopu Europskog opservatorija (VLT.)
Viđenje unutar protoplanetarnog diska je težak zadatak. Ne samo da je zvijezda zaista sjajna, dominira nad slikom, već sav plin i prašina u disku mogu blokirati svjetlost koja dolazi s planeta koji se formiraju. MUSE instrument ima moć sortiranja na svjetlost koju emitira vodik u oblaku, što je znak da se vodik akreditira na još formirajuće planete.
„Bili smo vrlo iznenađeni kada smo pronašli drugi planet“, rekao je Sebastiaan Haffert iz Leiden-ovog opservatorija, vodećeg autora na papiru.
„Uz uređaje poput ALMA, Hubble ili velike prizemne optičke teleskope s adaptivnom optikom vidimo diskove sa prstenima i prazninama širom. Otvoreno pitanje je bilo, postoje li planeti tamo? U ovom slučaju, odgovor je ", objasnio je Girard.
Tim koji je uočio je planet zvan PDS 70c. (Još jedan planet u istom sustavu, zvan PDS 70b, prvi je put uočen prije otprilike godinu dana.)
Novi planet, PDS 70c, nalazi se blizu vanjskog ruba diska, a udaljen je oko 3,3 milijarde milja od zvijezde. To je približno jednaka udaljenost od Neptuna od Sunca. Astronomi imaju samo preliminarne procjene mase planeta, ali procjenjuju da je PDS 70c između 1 i 10 puta masivniji od Jupitera.
Prethodno otkriveni planet, PDS 70b, udaljen je oko dvije milijarde milja od zvijezde, otprilike isto kao i Uran u našem Sunčevom sustavu. To je masa između 4 do 17 puta veća od Jupiterove mase.
Sad čekamo Za James Webb teleskop
Dobivanje slika tih mladih egzoplaneta svojevrsna je sretna nesreća za MUSE spektrograf. Instrument je u početku razvijen za proučavanje galaksija i zvjezdanih grozdova. No, kako se ispostavilo, dobro je uočiti egzoplanete u procesu formiranja. A ta nesreća pomogla je prebacivanju magnetske hipoteze iz hipoteze u prihvaćenu teoriju.
„Ovaj novi način promatranja razvijen je za proučavanje galaksija i zvjezdanih grozdova veće prostorne razlučivosti. Ali ovaj novi mod također ga čini pogodnim za egzoplanet snimanje, što nije bio izvorni pokretač znanosti za MUSE instrument ", rekao je Haffert.
U budućnosti, (budućnost koja se odgađa,) James Webb svemirski teleskop (JWST) unaprijedit će proučavanje mladih planeta koji se formiraju na tim diskovima. Nakon što je beskonačno čekanje tog naprednog svemirskog teleskopa završeno, njegova bi snaga trebala omogućiti astronomima da se aktiviraju na vrlo specifičnim valnim duljinama svjetlosti koje emitira vodik.
To znači da će znanstvenici moći izmjeriti temperaturu plina vodika u disku, kao i njegovu gustoću. Znajući obje ove stvari pomoći će nam da stvarno shvatimo kako se formiraju planeti divovskih plinova.
Ali zasad barem imamo slike planeta, a kad astronomi pogledaju u galaksiju i vide ove mlade sustave zvijezda i praznine u diskovima, mogu biti sigurni da tamo zaista postoje planeti.
