Astronomi so prvič odkrili lune, ki nastajajo na disku naplavin okoli velikega eksoplaneta. Astronomi že dlje časa sumijo, da tako dobijo lune večji planeti - denimo Jupiter v našem Osončju. Vse se dogaja okoli zelo mlade zvezde z imenom PDS 70, približno 370 svetlobnih let v ozvezdju Centaurus.
"Prvič lahko prepričljivo vidimo znake opozorilnega diskovnega diska ..."
Andrea Isella, vodilni avtor, univerza Rice
Sprejeta teorija o oblikovanju planetov se imenuje nebularna hipoteza. Vse se začne s tvorbo zvezde v ogromnem plinskem oblaku, imenovanem velikanski molekularni oblak (GMC). Ob nastanku zvezde se oblak oblikuje v vrteč sploščen disk plina in prahu, ki se imenuje protoplanetarni disk ali obodni disk. Materija se v tem disku začne zbliževati v gruče, ki se spremenijo v planete.
Če masa planeta, ki se tvori na disku, naraste večja od približno 10 mas Zemlje, se zgodi nekaj drugega. Zaradi svoje mase ta planet odpira vrzel v protoplanetarnem disku. Ko se material prebije skozi to vrzel, se lahko dovolj približa planetu, da njegova gravitacija prevlada nad gravitacijo zvezde gostiteljice. Ta material je nato ujet v krožni planet (CPD), ki se vrti okoli planeta, kot disk znotraj diska.
Večina materiala znotraj krožnega diska se nabere na oblikovalni planet. A ne vsega. Iste sile, ki so ustvarile planete iz obodnega diska, delujejo. Iz materiala, ki se vrti v disku okoli planeta, lahko ustvarijo lune.
Zdaj je ekipa astronomov prvič opazila ta krožni planet in lune, ki se na njem pojavljajo.
Glavni avtor študije, ki opisuje te ugotovitve, je Andrea Isella, astronomka z univerze Rice v Houstonu v Teksasu. Ugotovitve so bile objavljene v pismih The Astrophysical Journal z naslovom "Zaznavanje kontinuumskih submilimeterskih emisij, povezanih s protoplaneti kandidatk."
"Planeti se tvorijo iz diskov plina in prahu okoli na novo nastajajočih zvezd, in če je planet dovolj velik, lahko oblikuje svoj disk, ko v svoji orbiti okoli zvezde zbira material," je dejala Isella. "Jupiter in njegove lune so na primer malo planetarnega sistema znotraj našega osončja in verjamejo, da so Jupitrove lune nastale iz krožnega planeta, ko je bil Jupiter zelo mlad."
Vse se dogaja okoli zvezde PDS 70. Ta zvezda je bila med novicami pred približno enim letom, ko so astronomi v obkrožnem disku posneli prvo sliko novo nastajajočega planeta. Ta planet se imenuje PDS 70b. To odkritje je bilo takrat velika novica, z dobrim razlogom.
PDS 70b ni edini planet, ki kroži okoli zvezde. V orbiti je še en planet, PDS 70c, in oba sta plinska velikana. Oba planeta je zaznala zelo velika teleskopa (VLT) Evropskega južnega observatorija (ESO) v optični in infrardeči povezavi. Topel sijaj vodika, ki se prilega v par planetov, je tisto, kar jih je oddalo.
Skupina je kombinirala opazovanja VLT z novimi radijskimi opazovanji iz velikega milimetra / submilimetrskega sklopa Atacama (ALMA.) Rezultat so prepričljivi dokazi o protoplanetarnem disku okoli skrajne zunanje zvezde, PDS 70c.
"Prvič lahko prepričljivo vidimo znake krožnega diska, ki pomagajo podpirati številne aktualne teorije o oblikovanju planetov," je povedala vodilna avtorica Andrea Isella.
"Če primerjamo svoja opažanja z infrardečimi in optičnimi slikami z visoko ločljivostjo, lahko jasno vidimo, da je sicer enigmatična koncentracija drobnih prašnih delcev pravzaprav vesoljski disk prahu, ki je prva takšna funkcija, ki je bila doslej dokončno opažena," je dejal. Po mnenju raziskovalcev je to tudi prvič, da je bil planet viden v teh treh svetlobnih pasovih.
Na eno vprašanje je odgovorjeno, na drugo
PDS 70b in c imata različne značilnosti in ekipa, ki stoji za to raziskavo, ni ravno prepričana, kaj sploh pomeni.
"Kaj to je in kaj pomeni za ta planetarni sistem, še ni znano."
Andrea Isella, vodilni avtor, univerza Rice
PDS 70c, najbolj zunanja zvezda para, je tako daleč od svoje zvezde, kot je Neptun od Sonca. Na popolnoma enaki lokaciji kot očiten vozel prahu je viden v podatkih ALMA. Ker ta planet tako močno sije v svetlobi infrardečega in vodikovega pasu, lahko astronomi prepričljivo rečejo, da je tam v orbiti že popolnoma oblikovan planet. Svetli infrardeči in vodikovi pasovi kažejo, da se plin v bližini še vedno prilega na površino planeta, kar zaključuje svoj mladostniški rast.
Astronomi ocenjujejo, da je PDS 70c približno 1 do 10-krat večji od mase Jupitra. "Če je planet na koncu te ocene, je zelo verjetno, da se okoli njega lahko oblikujejo lune velikosti planeta," je poudarila Isella.
Toda PDS 70b se dogaja še nekaj. Ta planet, ki je približno enak oddaljenosti od zvezde kot Uran od Sonca, ima za seboj maso prahu kot rep. In astronomi niso prepričani, kako to ustreza.
"Kaj to je in kaj pomeni za ta planetarni sistem, še ni znano," je dejala Isella. "Edina prepričljiva stvar, ki jo lahko rečemo, je, da je od planeta dovolj neodvisen element."
Astronomi so precej prepričani, da je postopek, ki ga vidijo pri predvajanju okoli PDS 70c, enak procesu, ki je deloval pri ustvarjanju Jupitrovih lun. Vendar je vredno omeniti, da se drugi plinski velikan našega Osončja razlikuje od Jupitra. Lune Saturna so verjetno nastale kot posledica obodnega planeta, vendar so njegovi ledeni obroči verjetno ustvarili komete in druga skalnata telesa, ki so se med seboj strmoglavila.
Te eksoplanetarne sisteme je v optični in infrardeči svetlobi težko opazovati. Energija zvezde v tistih delih spektra utaplja svetlobo s planetov. Ampak ne za ALMA.
ALMA se osredotoča na radijske valove, zvezde pa oddajajo le radijske valove. Ekipa pravi, da lahko nadaljujejo z opazovanjem sistema PDS 70 z ALMA in opazujejo, kako se spreminja in razvija.
"To pomeni, da se bomo lahko vrnili v ta sistem v različnih časovnih obdobjih in lažje preslikali orbito planetov in koncentracijo prahu v sistemu," je zaključila Isella. "Tako bomo dobili edinstven vpogled v orbitalne lastnosti sončnih sistemov v njihovih najzgodnejših fazah razvoja."
Odkritje tega vesoljnega diska in verjetne lune, ki se na njem tvorijo, so zanimive same po sebi, toda način, kako je ekipa našla disk, je obetaven tudi za prihodnost. Medtem ko so našli druge, je ta študija najbolj prepričljiva.
"Na diskih je bilo odkritih kar nekaj planetov kandidatk, vendar je to povsem novo področje in o njih se še vedno razpravlja," je dejala Isella. "(PDS 70 b in PDS 70 c) sta med najtrpežnejšimi, ker je prišlo do neodvisnih opazovanj z različnimi instrumenti in tehnikami."
V zaključku svojega prispevka avtorji trdijo: "Trdimo, da so optična, NIR in (pod) milimetrska opazovanja zelo komplementarna, saj preverjajo različne vidike procesov akumulacije planetov in nanje vplivajo različne sistematične napake." Prav tako ugotavljajo, da samo ALMA ne more opraviti dela. S kombinacijo različnih opazovanj so odprli te eksoplanete in njihove diske do podrobnejše raziskave.
Iz študije: "Ko ALMA in obstoječi optični teleskopi dosegajo polno sposobnost slikanja, bodo prihodnja opažanja bližnjih obkrožnih diskov, za katere so značilne votline in vrzeli, kot so opažena v PDS 70, lahko razkrila več novorojenih planetov, ki medsebojno delujejo s svojim natalnim diskom. Takšna opažanja so temeljna za raziskovanje procesov, odgovornih za nastanek planetarnih sistemov. "
Viri:
- Sporočilo za javnost: krožnoplanetni disk, ki tvori luno, odkrit v oddaljenem zvezdnem sistemu
- Sporočilo za javnost: Disk, ki tvori luno, odkrit okoli oddaljenega planeta
- Raziskovalni članek: Zaznavanje kontinuiranih submilimetrskih emisij, povezanih s protoplaneti kandidatk
