Концепція художника про планету Юпітера, яка обертається навколо зірки. Кредит зображення: NASA Натисніть, щоб збільшити
За допомогою космічного телескопа Спітцер NASA команда астрономів під керівництвом Університету Рочестера виявила прогалини, що дзвонять у запилені диски навколо двох зовсім молодих зірок, що говорить про те, що там утворилися планети-гіганти. Рік тому ці ж дослідники знайшли докази першої "дитячої планети" навколо молодої зірки, кидаючи виклик моделям формування планети-гігантів більшості астрофізиків.
Нові знахідки у випуску листів астрофізичного журналу 10 вересня не лише підкріплюють думку про те, що планети-гіганти, такі як Юпітер, формуються набагато швидше, ніж традиційно очікували вчені, але одна з газових зірок, під назвою GM Aurigae, є аналогом нашої власної сонячна система. У віці лише 1 мільйон років зірка дає унікальне вікно про те, як міг виникнути наш власний світ.
"GM Aurigae - це, по суті, набагато молодша версія нашого Сонця, і розрив на його диску приблизно такий же розмір, як і простір, який займають наші власні планети-гіганти", - каже Ден Уотсон, професор фізики та астрономії з Університету Рочестера та керівник дослідницької групи Spitzer IRS Disks. "Дивитись на це - це як дивитися на малюнки малюнків нашого Сонця та зовнішньої сонячної системи", - каже він.
"Результати становлять виклик існуючим теоріям формування планет-гігантів, особливо тим, в яких планети складаються поступово протягом мільйонів років", - каже Нурія Калвет, професор астрономії Мічиганського університету та головний автор статті. "Такі дослідження, нарешті, допоможуть нам краще зрозуміти, як формуються наші зовнішні планети, а також інші у Всесвіті".
Нові «дитячі планети» живуть на полянах, які вони вискакували на дисках навколо зірок Д. М. Таурі та GM Aurigae, що знаходились на відстані 420 світлових років у сузір'ї Тельців. У цих дисках вже кілька років підозрюють, що вони мають центральні отвори, які можуть бути пов'язані з формуванням планети. Нові спектри, однак, не залишають сумнівів: прогалини настільки порожні та з різкими краями, що планетарне утворення є на сьогодні найбільш розумним поясненням їх появи.
Нові планети ще не можна побачити безпосередньо, але інфрачервоний спектрографічний пристрій Шпіцера чітко показав, що область пилу, що оточує певні зорі, відсутня, що наголошує на наявності планети навколо кожної. Пил протопланетного диска нагрівається в центрі біля зірки, і тому випромінює більшу частину його світла на менших довжинах хвиль, ніж у більш холодних зовнішніх досяганнях диска. Команда IRS Disks виявила, що спостерігається різкий дефіцит світла, що випромінює на всіх коротких довжинах інфрачервоної хвилі, настійно припускаючи, що центральна частина диска відсутня. Ці зірки дуже юні за зоряними мірками, близько мільйона років, як і раніше оточені їх ембріональними газовими дисками. Єдиним життєздатним поясненням відсутності газу, який міг би відбутися протягом короткого життя зірки, є те, що планета - швидше за все, газовий гігант, як наш Юпітер - обертається навколо зірки і гравітаційно «підмітає» газ на цій відстані зірка.
Як і у минулорічних висновках про молоду планету, ці спостереження є викликом для всіх існуючих теорій формування планет-гігантів, особливо тих, що стосуються моделей «стрижневого стрижня», в яких такі планети будуються шляхом нарощування менших тіл, для яких потрібно багато більше часу для побудови планети-гіганта, ніж вік цих систем.
Команда IRS Disks виявила щось інше цікаве щодо GM Aurigae. Замість простого центрального очищення пилового диска, як і в інших вивчених випадках, GM Aurigae має чіткий зазор у своєму диску, який відокремлює щільний, запорошений зовнішній диск від поточного внутрішнього. Це може бути або проміжною стадією, оскільки нова планета очищає пил, що її оточує, і призводить до повного центрального очищення, як інші диски “дитячої планети”, або це може бути результатом формування декількох планет за короткий час і змітання пил у більш складній формі.
GM Aurigae в 1,05 рази перевищує масу нашого Сонця - близького близнюка, тому він перетвориться на зірку, дуже схожу на Сонце. Якби він був накладений на нашу Сонячну систему, виявлений проміжок поширився б приблизно від орбіти Юпітера (460 мільйонів миль) до орбіти Урана (1,7 мільярда миль). Це той самий діапазон, в якому з’являються планети-гіганти, що є у нашій власній системі. Невеликі планети-негігантські планети, скелясті світи, як Земля, не змітають стільки матеріалу, і тому не виявляться від відсутності пилу.
Космічний телескоп "Спітцер" був виведений на орбіту 25 серпня 2003 р. Дослідницьку групу IRS Disks очолюють члени, які побудували інфрачервоний спектрограф Спітцера і включають астрономів з Університету Рочестера, Університету Корнелла, Мічиганського університету, Автономного національного університету Університет Мексики, Університет Вірджинії, Коледж Ітаки, Університет Арізони та UCLA. Лабораторія реактивного руху НАСА в Пасадені, Каліфорнія, керує місією космічного телескопа Спітцер для управління наукової місії НАСА у Вашингтоні. Наукові операції проводяться в Науковому центрі Спітцера в Каліфорнійському технологічному інституті, також в Пасадені.
