A csillagászok először fedeztek fel holdokat, amelyek a nagy exoplanet körül a törmelék korongjában képződnek. A csillagászok már hosszú ideje azt gyanították, hogy így kapják meg a holdjaikat a nagyobb bolygók - például a Jupiter a mi Naprendszerünkben. Mindez egy nagyon fiatal PDS 70 csillag körül zajlik, körülbelül 370 fényévnyire a Kentaurusz csillagképben.
„Ez az első alkalom, hogy véglegesen láthatjuk egy térképi plakát visszajelző lámpáit…”
Andrea Isella, a Rice Egyetem vezető szerzője
A bolygók kialakulásának elfogadott elméletét ködhipotézisnek hívják. Az egész azzal kezdődik, hogy egy csillag képződik egy óriási molekulafelhőnek (GMC) nevezett hatalmas gázfelhőben. A csillag kialakulásakor a felhő egy forgó, lapított gáz- és porzsákréssé alakul, amelyet protoplanetáris korongnak vagy körkörös korongnak neveznek. Az anyag ezen a lemezen csomókká válik, és ezek a csomók bolygókká alakulnak.
Ha a korongban lévő bolygó tömege meghaladja a körülbelül 10 föld tömeget, akkor valami más történik. Tömegének köszönhetően ez a bolygó rést nyit a protoplanetáris korongban. Amint az anyag áthalad ezen a résen, elég közel kerülhet a bolygóhoz, hogy a bolygó gravitációja uralja a házigazda csillag gravitációját. Az anyag ezután csapdába esik egy bolygó körül forgó körgyűrűs tárcsában (CPD), mint egy lemezen belüli lemez.
A térbeli bolygókorongon belüli anyag nagy része felhalmozódik a formáló bolygóba. De nem mindegyik. Ugyanazok az erők dolgoznak, amelyek a körkörös korongból bolygót hoztak létre. Készíthetnek holdokat a bolygó körül a korongban forgó anyagból.
A csillagászok egy csoportja most először észlelte ezt a körgyűrűs korongot és a benne lévő holdakat.
Az eredményeket körvonalazó tanulmány vezető szerzője Andrea Isella, a texasi Houstonban található Rice Egyetem csillagásza. A megállapításokat az The Astrophysical Journal levélben tették közzé, és a „Protoplanetates jelöltekkel kapcsolatos folyamatos submilliméter-kibocsátás detektálása” címet kapta.
"A bolygók gáz- és porlemezekből alakulnak ki az újonnan kialakuló csillagok körül, és ha egy bolygó elég nagy, akkor saját lemezét képezheti, amikor anyagot gyűjt a csillag körüli pályára" - mondta Isella. "A Jupiter és holdjai például egy kis bolygórendszer a mi naprendszerünkben, és úgy gondolják, hogy a Jupiter holdjai egy óramutatóból keletkeztek, amikor Jupiter nagyon fiatal volt."
Az egész a PDS 70 csillag körül történik. Ez a csillag a hírekben egy évvel ezelőtt volt, amikor a csillagászok körkörös lemezen elfoglalták az újonnan kialakuló bolygó első képét. Ezt a bolygót PDS 70b-nek hívják. Ez a felfedezés akkoriban jó hír volt, jó okból.
A PDS 70b nem az egyetlen bolygó, amely a csillagot kering. Van egy másik bolygó, a PDS 70c, szintén pályán, és mindkettő gáz óriás. Mindkét bolygót az Európai Déli Megfigyelő Intézet (ESO) nagyon nagy távcsője (VLT) detektálta optikai és infravörös képeken. A bolygók párjába felhalmozódó meleg hidrogén fény ragadta meg őket.
A csapat kombinálta a VLT megfigyeléseket az Atacama Large Millimeter / sub-Millimeter Array (ALMA.) Új rádiómegfigyelésekkel. Az eredmény meggyőző bizonyítékként szolgál a protoplanetáris korong legkülső csillag, a PDS 70c körül.
"Ez az első alkalom, hogy véglegesen láthatjuk a körkörös bolygókorong jelzőtábláit, amely elősegíti a bolygóképződés jelenlegi elméleteinek támogatását" - mondta Andrea Isella, vezető szerző.
"Ha összehasonlítjuk megfigyeléseinket a nagy felbontású infravörös és optikai képekkel, egyértelműen láthatjuk, hogy az apró porrészecskék egyébként rejtélyes koncentrációja valójában egy bolygón övező porkorong, amely az első ilyen jellegzetes tulajdonság, amelyet valaha meggyőzően megfigyeltek" - mondta. A kutatók szerint ez is az első alkalom, amikor egy bolygót világosan láttak a három különálló fénysávban.
Az egyik megválaszolt kérdés, a másik feltett
A PDS 70b és c eltérő jellemzőket mutat, és a tanulmány mögött álló csapat nem pontosan tudja, mit jelent ez az egész.
"Mi ez és mit jelent ez a bolygórendszer, még nem tudjuk."
Andrea Isella, a Rice Egyetem vezető szerzője
A PDS 70c, a pár legkülső csillaga olyan messze van a csillagától, mint a Neptunusz a Naptól. Pontosan ugyanabban a helyen, mint az ALMA adatokban látható nyilvánvaló porcsomó. Mivel ez a bolygó olyan fényesen ragyog az infravörös és a hidrogénfényű sávokban, a csillagászok meggyőzően kijelenthetik, hogy egy teljesen kialakult bolygó már körüli pályán van. A fényes infravörös és hidrogén sávok azt mutatják, hogy a közeli gáz továbbra is válik a bolygó felületére, befejezve serdülőkori növekedését.
A csillagászok becslése szerint a PDS 70c körülbelül 1-10-szerese a Jupiter tömegének. "Ha a bolygó a becslés szélesebb végén helyezkedik el, akkor valószínű, hogy körülötte bolygóméretű holdok formálódnak" - jegyezte meg Isella.
De a PDS 70b-nek még valami zajlik. Azoknak a bolygóknak, amelyek csillagától nagyjából azonos távolságra vannak, mint az Uránusz a Naptól, poros tömeg van hátra, mint egy farok. És a csillagászok nem tudják, hogy illik bele.
"Mi ez és mit jelent ez a bolygórendszer, még nem tudjuk" - mondta Isella. "Az egyetlen meggyőző dolog, amit mondhatunk, az, hogy elég távol van a bolygótól, hogy önálló tulajdonság legyen."
A csillagászok eléggé biztosak abban, hogy a PDS 70c körül lejátszódó folyamat ugyanaz a folyamat, mint a Jupiter holdjainak létrehozása. Érdemes megjegyezni, hogy a Naprendszer másik gáz óriása különbözik a Jupiter-től. A Szaturnusz holdjait valószínűleg egy körgyűrűs korong eredményeként hozták létre, de jeges gyűrűit valószínűleg üstökösök és más sziklás testek alkották össze.
Ezeket az exoplanetáris rendszereket rendkívül nehéz megfigyelni optikai és infravörös fényben. A spektrum ezen részein a csillagból származó energia elvonja a fényt a bolygókról. De nem az ALMA számára.
Az ALMA a rádióhullámokra összpontosít, és a csillagok csak gyengén bocsátanak ki a rádióhullámokat. A csapat szerint továbbra is megfigyelhetik a PDS 70 rendszert az ALMA-val, hogy megfigyeljék, ahogy ez változik és fejlődik.
"Ez azt jelenti, hogy visszatérhetünk ehhez a rendszerhez különböző időszakokban, és könnyebben térképezhetjük a bolygók pályáját és a por koncentrációját a rendszerben" - fejezte be Isella. "Ez egyedülálló betekintést nyújt nekünk a naprendszerek orbitális tulajdonságairól a fejlődés legkorábbi szakaszában."
Ennek a körgyűrűs korongnak a felfedezése és a benne kialakuló valószínű holdak önmagukban érdekesek, ám a jövőben is ígéretes a módszer, ahogyan a csapat megtalálta a lemezt. Noha mások találtak, ez a tanulmány a legmeggyőzőbb.
"Van egy maroknyi jelölt bolygó, amelyeket észleltek a lemezeken, de ez egy nagyon új terület, és mindegyikükről továbbra is vita folyik" - mondta Isella. "(PDS 70 b és PDS 70 c) az egyik legerősebb, mert különféle műszerekkel és technikákkal független megfigyeléseket végeztek."
A tanulmány befejezésében a szerzők azt mondják: "Azt állítottuk, hogy az optikai, a NIR és az (al) milliméteres megfigyelések nagymértékben kiegészítik egymást, mivel a bolygó akkreditációs folyamatainak különböző aspektusait vizsgálják, és különböző szisztematikus hibák befolyásolják". Azt is megjegyzik, hogy az ALMA önmagában nem tudja elvégezni a munkát. A különféle megfigyelések kombinálásával nyitotta meg ezeket az exoplanetumokat és lemezeiket a részletesebb tanulmányozáshoz.
A tanulmányból: „Amint az ALMA és a meglévő optikai távcsövek teljes képességi képességüket elérik, a közeli körkörös lemezek előrehaladott megfigyelései, amelyek üregeit és réseit jellemzik, mint például a PDS 70-ben, több újszülött bolygót fedezhetnek fel, amelyek kölcsönhatásba lépnek születési lemezükkel. Ezek a megfigyelések alapvető fontosságúak a bolygórendszerek kialakulásáért felelős folyamatok vizsgálatában. ”
Forrás:
- Sajtóközlemény: A távoli csillagrendszerben felfedezett „Hold-formáló” körgyűrűs tárcsát
- Sajtóközlemény: A Holdképző korongot a távoli bolygó körül fedezték fel
- Kutatási cikk: A protoplanetekkel kapcsolatos folyamatos submilliméter-kibocsátás kimutatása
