На відстані 370 світлових років від нас Сонячна система створює дитячі планети. Зірка в центрі всього - молода, лише близько 6 мільйонів років. А його діти - це дві величезні планети, ймовірно, обидва газові гіганти, що годують газоподібною речовиною з циркулярного диска зірки.
Зірка-хост в цій системі називається PDS 70. PDS 70 трохи менша і менш масивна, ніж наше Сонце, і все ще акумулює саму матерію. Ця молода зірка - це зірка Т-Таурі, що в основному означає, що вони дуже молоді і тільки починають життя. Оскільки вона така молода, планети все ще перебувають у процесі формування на орбіті навколо неї. І бачити планети, що зароджуються, все ще формуються - це те, що астрономи тільки зараз починають отримувати добро.
"Це перше однозначне виявлення системи двох планет, яка вирізає проміжок на диску".
Жульєн Гірард, Науковий інститут космічного телескопа.
Те, що робить зображення цих молодих ще утворюються планет цікавими, це те, що вони є свідченнями, що підтверджують нашу давню теорію того, як планети утворюються в молодих сонячних системах. Ця теорія називається туманною гіпотезою, і вона існує вже десятиліттями, але без спостережливих доказів, які б її підтвердили.
Туманна гіпотеза
Зірки утворюються з масивних хмар переважно водню, званих молекулярними хмарами. Молекулярні хмари гравітаційно нестабільні, і газ має скупчення. Врешті-решт одна з цих скупчень починає снігову кулю та стає все більшою та більшою. Зробивши це, хмара розшаровується, як млинець, і починає обертатися, а коли центральний згусток стає досить щільним, він запалюється в злиття і народжується зірка. Багато зірок перебувають у бінарних системах, коли з молекулярної хмари утворюються дві зірки.
Але зірка в центрі не є єдиною грудкою. Інші, менші скупчення утворюються в обертовому газі, і вони можуть утворюватися в планети. Деякі газоподібні планети, такі як Юпітер та Сатурн у нашій Сонячній системі, можуть отримати дуже багато. (Астрономи іноді називають Юпітера та Сатурна як "зірвалими зірками", оскільки вони були на шляху до того, щоб стати зірками, але не змогли потрапити туди.)
Якби ви могли заморозити процес там, ви побачили б молоду зірку в центрі плоскої обертової хмари газу. Але в газі ви побачите кільцеподібні прогалини, де планети зайняті підмітанням матеріалу і стають, ну, планетами. Цей процес називається нарощенням. І це вже не молекулярна хмара, тепер її називають "протопланетним диском", оскільки це форма диска і в ньому формуються протопланети.
І саме це бачать астрономи.
Побачення фактичних планет
Приємно в цих нових образах - це те, що ми не можемо бачити лише прогалини і кільця, які сигналізують про присутність планети, а самі фактичні планети. І це лише другий раз, коли ми напевно бачили, як система двох планет робить прогалини в диску. (Система з чотирма планетами під назвою HR 8799 була зображена у 2008 році.)
"Ми були дуже здивовані, коли знайшли другу планету".
Себастіян Хафферт, провідний автор обсерваторії Лейден.
"Це перше однозначне виявлення двопланетної системи, що вирізає розрив диска", - сказав Жульєн Жирар з Наукового інституту космічного телескопа в Балтіморі, штат Меріленд.
У цьому новому дослідженні, опублікованому в 3 червня випуску Nature Astronomy, команда астрономів використовувала MUSE Spectrograph на дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії (VLT.)
Побачити всередині протопланетного диска - складне завдання. Не тільки зірка дійсно яскрава, домінує над зображенням, але весь газ і пил у диску можуть блокувати світло, що надходить з утворюючих планет. Інструмент MUSE має можливість сортувати замикання на світло, що випромінюється воднем у хмарі, що є ознакою водню, що припадає на планети, що ще утворюються.
"Ми були дуже здивовані, коли знайшли другу планету", - заявив Себастіян Хафферт з Лейденської обсерваторії, провідний автор статті.
"На таких пристроях, як ALMA, Хаббл або великі наземні оптичні телескопи з адаптивною оптикою ми бачимо диски з кільцями і проміжками по всьому. Відкритим питанням було, чи є там планети? У цьому випадку відповідь "так", - пояснив Жирард.
Команда помітила планету під назвою 70S PDS. (Інша планета в тій же системі, яка називається PDS 70b, вперше була помічена приблизно рік тому.)
Нова планета, PDS 70c, знаходиться біля зовнішнього краю диска і знаходиться приблизно в 3,3 мільярда миль від зірки. Це приблизно така ж відстань, що і Нептун від Сонця. Астрономи мають лише попередні оцінки маси планети, але вони підрахували, що PDS 70c в 1–10 разів більший, ніж Юпітер.
Раніше виявлена планета, PDS 70b, знаходиться приблизно в 2 мільярдах миль від зірки, приблизно стільки ж, скільки Уран в нашій Сонячній системі. Її маса в 4–17 разів більша від маси Юпітера.
Зараз ми чекаємо. Для телескопа Джеймса Вебба
Отримати зображення цих молодих екзопланет - це щаслива випадковість для спектрографа MUSE. Прилад спочатку був розроблений для вивчення галактик та зіркових скупчень. Але, як виявляється, добре спостерігати екзопланети в процесі формування. І ця випадковість допомогла перенести туманну гіпотезу з гіпотези на прийняту теорію.
«Цей новий режим спостереження був розроблений для вивчення галактик і зоряних скупчень при більш високій просторовій роздільній здатності. Але цей новий режим також робить його придатним для зображення екзопланет, що не було оригінальним драйвером для інструменту MUSE ", - сказав Хафферт.
Надалі (майбутнє, яке затягується), космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) сприятиме вивченню молодих планет, що формуються на цих дисках. Після того, як невпинне очікування того передового космічного телескопа закінчиться, його потужність повинна дозволити астрономам до нуля на дуже конкретних довжинах хвиль світла, що випромінюється за рахунок акумуляції водню.
Це означає, що вченим вдасться виміряти температуру газу водню в диску, а також його щільність. Знання обох цих речей допоможе нам реально зрозуміти, як формуються планети-гіганти.
Але поки що принаймні у нас є зображення планет, і коли астрономи заглядають у галактику і бачать ці молоді зіркові системи та прогалини в дисках, вони можуть бути впевнені, що там справді є планети.
