370 fényévnyire tőlünk egy Naprendszer készíti a bolygót. A csillag középpontjában minden fiatal, csak körülbelül 6 millió éves. És babái két hatalmas bolygó, valószínűleg mindkettő gáz óriás, akik a csillag körkörös korongjáról gáznemű anyagokat ápolnak.
Ebben a rendszerben a gazdacsillagot PDS 70-nek hívják. A PDS 70 egy kicsit kisebb és kevésbé masszív, mint a Napunk, és maga maga az anyag. Ez a fiatal csillag egy T Tauri csillag, ami alapvetően azt jelenti, hogy nagyon fiatalok és csak most kezdik meg az életét. Mivel olyan fiatal, a bolygók még folyamatban vannak annak körüli pályán történő kialakulásában. És látni, hogy a még kialakuló bolygók még mindig formálódnak, a csillagászok csak most kezdnek jól felkészülni.
"Ez az első egyértelmű észlelése egy korlátot hordozó két bolygó rendszerének."
Julien Girard, Űrtávcső Tudományos Intézet.
A fiatal, még mindig formálódó bolygók képei érdekessé teszik, hogy bizonyítékok alátámasztják a régóta elméletünket arról, hogy a bolygók hogyan alakulnak a fiatal naprendszerekben. Ezt az elméletet Nebularis hipotézisnek hívják, és évtizedek óta létezik, de az ezt alátámasztó megfigyelő bizonyítékok nélkül.
A köd hipotézise
A csillagok többségében hidrogénfelhőkből állnak, melyek többnyire hidrogénnek nevezik molekuláris felhőket. A molekuláris felhők gravitációs szempontból instabilok és a gáz hajlamos összeilleszkedni. Végül az egyik ilyen csomó elkezdi a hógolyót, és egyre nagyobb lesz. Amikor ezt megteszi, a felhő egy palacsintaként kiszélesedik, és forogni kezd, és amikor a középső csomó elég sűrűvé válik, fúzióvá gyullad és csillag születik. Sok csillag van bináris rendszerekben, amikor két csillag képződik a molekuláris felhőből.
De a középpontban lévő csillag nem az egyetlen csomó. Más, kisebb csomók képződnek a forgó gázban, és bolygókká alakulhatnak ki. Néhány gáz halmazállapotú bolygó, például a Jupiter és a Szaturnusz a saját Naprendszerünkben, valóban nagy lehet. (A csillagászok néha a Jupiterre és a Szaturnuszra hivatkoznak „meghibásodott csillagokként”, mert úton voltak a csillagokká váláshoz, de nem tudtak odajutni.)
Ha lefagyasztaná a folyamatot, akkor egy fiatal csillagot látna egy lapos, forgó gázfelhő közepén. De a gázban gyűrű alakú hézagokat látnának, ahol a bolygók elfoglalták az anyag felszaporodását, és bolygókká válnak. Ezt a folyamatot akkréciónak nevezzük. És ez már nem egy molekuláris felhő, amelyet most protoplanetáris korongnak hívnak, mert korong alakja van és benne proto-bolygók alakulnak ki.
És pontosan ezt látják a csillagászok.
A tényleges bolygók megtekintése
Ami remek ezen új képekkel kapcsolatban, hogy nemcsak a réseket és gyűrűket, hanem a bolygó jelenlétét jelző gyűrűket is láthatjuk, magukat a bolygót is láthatjuk. És ez csak a második alkalom, amikor bizonyos esetekben láthattunk egy két bolygó rendszerét, amely réseket rejt a korongban. (2008-ban egy HR 8799 nevű négybolygó-rendszert alakítottak ki.)
"Nagyon meglepettünk, amikor megtaláltuk a második bolygót."
Sebastiaan Haffert, a Leiden Obszervatórium vezető szerzője.
"Ez az első egyértelmű észlelése egy korlátot hordozó két bolygó rendszerének" - mondta Julien Girard, a Maryland-i Baltimore-i Űrtávcső Tudományos Intézete.
Ebben az új tanulmányban, amelyet a Nature Astronomy június 3-i számában publikáltak, a csillagászok csapata a MUSE spektrográfot használja az Európai Déli Megfigyelő Intézet Nagyon Nagy Teleszkópján (VLT.).
A protoplanetáris lemezen belüli látás nehéz feladat. Nem csak a csillag valóban fényes, és uralja a képet, de a lemezen lévő összes gáz és por megakadályozhatja az alkotó bolygókból származó fényt. A MUSE műszer olyan módon képes rögzíteni a felhőben lévő hidrogén által kibocsátott fényt, amely azt jelzi, hogy a hidrogén felhalmozódik a még kialakuló bolygókba.
„Nagyon meglepettünk, amikor megtaláltuk a második bolygót” - mondta Sebastiaan Haffert, a Leideni Obszervatórium vezető szerzője a papíron.
„Olyan létesítményekkel, mint az ALMA, a Hubble, vagy a nagy földi optikai távcsövek adaptív optikával, gyűrűs lemezeket és réseket látunk. A nyitott kérdés az volt, vannak-e bolygók? Ebben az esetben a válasz igen: ”magyarázta Girard.
Amit a csapat észrevett egy PDS 70c nevű bolygó. (Ugyanebben a rendszerben egy másik bolygót, a PDS 70b nevű nevét először észrevették körülbelül egy évvel ezelőtt.)
Az új bolygó, a PDS 70c, a lemez külső széle közelében található, körülbelül 3,3 milliárd mérföldre a csillagtól. Ez nagyjából ugyanazon a távolságon van, mint a Neptunusz a Naptól. A csillagászok csak előzetes becslésekkel rendelkeznek a bolygó tömegéről, ám becsléseik szerint a PDS 70c 1-10-szer nagyobb, mint a Jupiter.
A korábban felfedezett bolygó, a PDS 70b körülbelül 2 milliárd mérföldre van a csillagtól, nagyjából ugyanaz, mint az Uránusz a mi Naprendszerünkben. Tömege a Jupiter tömegének 4-17-szerese.
Most várunk. A James Webb teleszkóp számára
Ezeknek a fiatal egzoplaneteknek a képeinek elkészítése a MUSE spektrográfia számára boldog esemény. A műszert eredetileg galaxisok és csillagfürtök tanulmányozására fejlesztették ki. De amint kiderül, jó az exoplanetek megfigyelése a képződés során. És ez a baleset elősegítette a köd hipotézis átültetését a hipotézistől az elfogadott elméletre.
Ezt az új megfigyelési módot fejlesztették ki a galaxisok és csillagfürtök nagyobb térbeli felbontással történő tanulmányozására. De ez az új mód alkalmassá teszi az exoplanet képalkotást is, amely nem volt a MUSE műszer eredeti tudományos hajtóereje ”- mondta Haffert.
A jövőben (a jövőben egyre későbbre kerül) a James Webb Űrtávcső (JWST) elő fogja mozdítani az ezekben a lemezekben kialakuló fiatal bolygók tanulmányozását. Miután vége lett ennek a fejlett űrtávcsőnek az elválaszthatatlan várakozásával, erejének lehetővé kell tennie a csillagászok számára, hogy a hidrogén akkumulációja által kibocsátott nagyon specifikus fényhullámhosszon nullázódjanak.
Ez azt jelenti, hogy a tudósok képesek lesznek megmérni a korong hidrogénhőmérsékletét és sűrűségét. Mindkét dolog ismerete segít bennünket abban, hogy valóban megértsük, hogyan alakulnak a gáz óriási bolygók.
De most már legalább képeink vannak a bolygókról, és amikor a csillagászok a galaxisba néznek, és látják ezeket a fiatal csillagrendszereket és a lemezek réseit, akkor biztosak lehetünk abban, hogy valóban vannak bolygók is.
