Napenergia nélküli bolygók keresésekor a csillagászok leggyakrabban számos közvetett technikára támaszkodnak. Ezek közül a tranzit módszer (más néven: tranzit fotometria) és a radiális sebesség módszer (más néven: Doppler spektroszkópia) a két leghatékonyabb és legmegbízhatóbb (különösen, ha kombinációban alkalmazzák). Sajnos a közvetlen képalkotás ritka, mivel nagyon nehéz észlelni egy halvány exoplanetot a fogadó csillag fénye közepette.
A rádióinterferométerek és a közeli infravörös képalkotás fejlesztései azonban lehetővé tették a csillagászok számára, hogy protoplanetáris lemezeket képezzenek és következtetni lehessenek az exoplanetek pályáira. Ezt a módszert használva egy csillagászok egy nemzetközi csapata nemrég készített képeket egy újonnan kialakuló bolygórendszerről. A rendszer hiányosságainak és gyűrűszerű struktúráinak tanulmányozásával a csoport feltehette az exoplanet lehetséges méretét.
A „Gyűrűk és rések az Elias 24 körüli korongban, melyet az ALMA felfedt” címmel nemrégiben jelent meg a A Királyi Csillagászati Társaság havi értesítései. A csoportot Giovanni Dipierro vezette, a Leicesteri Egyetem asztrofizikusa, és tagjai voltak a Harvard – Smithsonian Asztrofizikai Központból (CfA), a Közös ALMA Megfigyelő Intézetből, a Nemzeti Rádiós Csillagászati Megfigyelő Intézetből, a Max-Planck Csillagászati Intézetből, és több egyetem és kutatóintézet.
A múltban a porgyűrűket sok protoplanetáris rendszerben azonosították, és eredetük és a bolygóképződéshez való viszonyuk sok vita tárgyát képezi. Egyrészt ezek bizonyos régiókban a por felhalmozódásának, a gravitációs instabilitásnak, vagy akár a por optikai tulajdonságainak változásainak az eredményei. Alternatív megoldásként a már kialakult bolygók következményei lehetnek, amelyek miatt a por eloszlik, amikor áthaladnak rajta.
Amint Dipierro és munkatársai kifejtették tanulmányukban:
„Az alternatív forgatókönyv dinamikusan aktív lemezeket hív fel, amelyekben a bolygók már kialakultak vagy éppen folyamatban vannak. A beágyazott bolygó gerjeszti a sűrűséghullámokat a környező korongban, amelyek a szögmozgásukat eloszlatva tárolják. Ha a bolygó elég hatalmas, akkor a bolygó és a korong által létrehozott hullámok közötti szögmozgás egy vagy több rés kialakulását eredményezi, amelynek morfológiai tulajdonságai szorosan kapcsolódnak a helyi korongviszonyokhoz és a bolygó tulajdonságainak. ”
Vizsgálataik érdekében a csoport az Atacama nagy milliméter / almilliméter tömb (ALMA) 2. ciklus megfigyeléseinek adatait felhasználta - amelyek 2014 júniusában kezdődtek meg. Ennek során képesek voltak megmérni a port az Elias 24 körül. körülbelül 28 AU felbontással (azaz a Föld és a Nap közötti távolság 28-szorosa). Azt találták, hogy vannak olyan rések és gyűrűk, amelyek a keringő bolygó jelzésére utalhatnak.
Ezek alapján elkészítették a rendszer modelljét, amely figyelembe vette a potenciális bolygó tömegét és elhelyezkedését, valamint azt, hogy a por eloszlása és sűrűsége hogyan alakulna ki annak kialakulásához. Mint ahogy tanulmányukban rámutatnak, modelljük meglehetősen jól reprodukálja a porgyűrű megfigyeléseit, és előre jelezte egy Jupiter-szerű gáz óriás jelenlétét negyvennégy éven belül:
„Megállapítottuk, hogy a korong porkibocsátása összhangban van egy beágyazott bolygó jelenlétével, amelynek tömege ≥ 0,7 mJ egy keringő sugáron? 60? Au… Lemezmodellünk felületi fényerősségi térképe ésszerűen illeszkedik az Elias 24-ben megfigyelt rés- és gyűrűszerű struktúrákhoz, a résterület körüli megfigyelt fluxusok átlagos eltérése körülbelül 5% -a? ”
Ezek az eredmények alátámasztják azt a következtetést, hogy a rések és gyűrűk, amelyeket sokféle fiatal körkörös korongban megfigyeltünk, a keringő bolygók jelenlétére utalnak. Ahogyan a csoport jelezte, ez összhangban áll a protoplanetáris korongok egyéb megfigyeléseivel, és segíthet a világ felvilágosításában a bolygóképződés folyamatában.
"A protoplanetáris lemezek legutóbbi nagy felbontású és nagy érzékenységű megfigyeléseiből az alakul ki az a kép, hogy a rés és a gyűrűszerű tulajdonságok számos különféle tömegű és korú korongban elterjedtek" - fejezik be a következtetést. "A por hő- és szén-dioxid-vonalkibocsátásának új, nagy felbontású és nagy hűségű ALMA képei, valamint a jó minőségű szórási adatok hasznosak lesznek a további bizonyítékok megtalálásában a kialakulásuk mögött meghúzódó mechanizmusokról."
Az egyik legnehezebb kihívás a bolygók kialakulásának és fejlődésének tanulmányozásakor az a tény, hogy a csillagászok hagyományosan nem voltak képesek látni a működésben levő folyamatokat. De a műszerek fejlesztése és a napenergián kívüli csillagrendszerek tanulmányozásának képessége révén a csillagászok képesek voltak látni a rendszer különböző pontjait a képződési folyamatban.
Ez viszont segít nekünk a Naprendszer kialakulásának elméleteinek finomításában, és egy nap lehetővé teszi számunkra, hogy pontosan megjósoljuk, milyen rendszerek alakulhatnak ki a fiatal csillagrendszerekben.
