Протягом десятиліть найпоширенішим уявленням про те, як сформувалася наша Сонячна система, стала туманна гіпотеза. Згідно з цією теорією, Сонце, планети та всі інші об’єкти Сонячної системи утворилися з туманного матеріалу мільярди років тому. Цей пил зазнав гравітаційного колапсу в центрі, утворюючи наше Сонце, в той час як решта матеріалу утворювала кільце навколо сміття навколо циркулятора, яке зросталося, утворюючи планети.
Завдяки розробці сучасних телескопів астрономам вдалося дослідити інші зіркові системи для перевірки цієї гіпотези. На жаль, у більшості випадків астрономам вдалося спостерігати лише кільця сміття навколо зірок із натяками планет на формування. Лише нещодавно команда європейських астрономів змогла зафіксувати зображення новонародженої планети, тим самим продемонструвавши, що кільця сміття справді є батьківщиною планет.
Дослідження команди з'явилися у двох працях, що були нещодавно опубліковані в Астрономія та астрофізика, під назвою «Відкриття планетарно-масового супутника в проміжку перехідного диска навколо PDS 70» та «Орбітальна та атмосферна характеристика планети в проміжку перехідного диску PDS 70». Команда, яка стояла за обома дослідженнями, включала члена Інституту астрономії Макса Планка (MPIA), а також декількох обсерваторій та університетів.
Заради своїх досліджень команди вибрали PDS 70b, планету, яка була виявлена на відстані 22 астрономічних одиниць (АС) від її приймаючої зірки і яка, як вважали, новостворене тіло. У першому дослідженні - яке очолило Міріам Кепплер з Інституту астрономії Макса Планка - команда вказала, як вони вивчали протопланетний диск навколо зірки PDS 70.
PDS 70 - це низькомасова зірка Т-Таурі, розташована в сузір’ї Кентавра, приблизно за 370 світлових років від Землі. Це дослідження було проведено за допомогою архівних зображень у ближній інфрачервоній смузі, зроблених інструментом Spectro-Polarimetric висококонтрастного дослідження екзопланет (SPHERE) на дуже великому телескопі ESO (VLT) та близько інфрачервоному коронаграфічному знімку на південному телескопі Gemini .
Використовуючи ці інструменти, команда здійснила перше надійне виявлення молодої планети (PDS 70b), що оберталася на орбіті в межах проміжку в протопланетному диску своєї зірки і знаходилася приблизно в трьох мільярдах км (1,86 мільярда миль) від її центральної зірки - приблизно на тій же відстані між Ураном і Сонце. У другому дослідженні під керівництвом Андре Мюллера (також з MPIA) команда описує, як вони використовували інструмент SPHERE для вимірювання яскравості планети на різних довжинах хвиль.
З цього вони змогли визначити, що PDS 70b - це газовий гігант, який має дев'ять мас Юпітера та температуру поверхні близько 1000 ° C (1832 ° F), що робить його особливо «гарячим супер-Юпітером». Планета повинна бути молодшою, ніж її приймаюча зірка, і, ймовірно, ще зростає. Дані також вказували, що планету оточують хмари, які змінюють випромінювання, випромінюване планетарним ядром та його атмосферою.
Завдяки вдосконаленим інструментам, які використовуються, команда також змогла набути образу планети та її системи. Як видно із зображення (розміщеного вгорі) та відео нижче, планета видно як яскрава точка праворуч від почорнілого центру зображення. Ця темна область обумовлена коронграфом, який блокує світло від зірки, щоб команда могла виявити суттєвого супутника.
Як пояснила в останній заяві прес-служби ESO Міріам Кепплер, докторантура МДІА:
"Ці диски навколо молодих зірок є місцями народження планет, але поки лише лише кілька спостережень виявили натяки на дитячі планети в них. Проблема полягає в тому, що до цих пір більшість цих кандидатів на планету могли просто мати функції диска ».
Окрім того, щоб помітити молоду планету, дослідницькі групи також відзначили, що вона ліпила протопланетний диск на орбіті зірки. По суті, орбіта планети простежила гігантську дірку в центрі диска після накопичення з неї матеріалу. Це означає, що PDS 70 b все ще знаходиться поблизу від місця його народження, ймовірно, все ще накопичує матеріал і буде продовжувати рости та змінюватися.
Десятиліттями астрономи знали про ці прогалини в протопланетному диску і припускали, що їх виробляє планета. Тепер вони нарешті мають докази, які підтверджують цю теорію. Як пояснив Андре Мюллер:
“Результати Кепплера дають нам нове вікно на складні та погано зрозумілі ранні етапи еволюції планети. Нам потрібно було спостерігати за планетою на диску молодої зірки, щоб реально зрозуміти процеси, що стоять за планетою.“
Ці дослідження стануть благом для астрономів, особливо якщо мова йде про теоретичні моделі формування та еволюції планет. Визначивши атмосферні та фізичні властивості планети, астрономи змогли перевірити ключові аспекти туманної гіпотези. Виявлення цієї молодої, покритої пилом планети, не було б, якби не можливості інструменту ESO SPHERE.
Цей інструмент вивчає екзопланети та диски навколо зірок, що знаходяться поблизу, використовуючи методику, відому як зображення високої контрастності, але також спирається на передові стратегії та методи обробки даних. Окрім блокування світла від зірки коронаграфом, SPHERE здатна фільтрувати сигнали слабких планетарних супутників навколо яскравих молодих зірок на кількох довжинах хвиль та епох.
Як заявив у недавньому прес-релізі MPIA проф. Томас Хеннінг - директор MPIA, німецький співдослідник інструменту SPHERE та старший автор двох досліджень:
«Після десяти років розробки нових потужних астрономічних інструментів, таких як СФЕРА, це відкриття показує нам, що ми нарешті в змозі знайти та вивчити планети в момент їх формування. Це здійснення давньої мрії ».
Подальші спостереження за цією системою також дозволять астрономам перевірити інші аспекти моделей формування планети та дізнатися про ранню історію планетарних систем. Ці дані також пройдуть довгий шлях до визначення того, як наша власна Сонячна система формувалася та розвивалася протягом її ранньої історії.
