Odkryto trio niemowlęcych planet wokół nowo narodzonej gwiazdy

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) zmieniła nasze zrozumienie dysków protoplanetarnych — wypełnionych gazem i pyłem fabryk planet, które otaczają gwiazdy. Pierścienie i przerwy w tego typu dyskach dają intrygujące, pośrednie dowody na występowanie protoplanet. Jednak za te struktury mogą być odpowiedzialne również inne zjawiska.

Ostatnio, dzięki nowatorskiej technice poszukiwań planet, która identyfikuje nietypowe wzorce w przepływie gazu wewnątrz dysku wokół młodej gwiazdy, w którym powstają planety, dwa zespoły astronomów niezależnie potwierdziły oznaki występowania nowo uformowanych planet okrążających niemowlęca gwiazdę.

- Pomiary przepływu gazu w dysku protoplanetarnym dają nam znacznie większą pewność, że wokół młodej gwiazdy istnieją planety. Technika ta oferuje nowy, obiecujący kierunek w zrozumieniu w jaki sposób formują się systemy planetarne - powiedział Christophe Pinte z Monash University w Australii i z Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble we Francji, główny autor jednej z publikacji.

W swoich niezależnych odkryciach każdy z zespołów analizował obserwacje ALMA dotyczące HD 163296, młodej gwiazdy około 330 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Strzelca. Gwiazda ta ma około dwukrotną masę Słońca, ale jej wiek to tylko cztery miliony lat - zaledwie jedna tysięczna wieku Słońca.

- Obserwowaliśmy lokalny ruch gazu w małych skalach w dysku protoplanetarnym gwiazdy. To całkowicie nowe podejście może ujawnić jedne z najmłodszych planet z naszej galaktyce, a wszystko to dzięki obrazom z ALMA w dużej rozdzielczości - powiedział Richard Teague, astronom z University of Michigan, główny autor drugiej publikacji.

Zamiast skupiać się na pyle wewnątrz dysku, który został wyraźnie zobrazowany we wczezśniejszych obseracjach ALMA, astronomowie zbadali gaz tlenku węgla (CO) rozmieszczony w dysku. Molekuły CO emitują bardzo specyficzne światło na falach milimetrowych, które ALMA może szczegółowo obserwować. Subtelne zmiany w długości fali tego światła, spowodowane efektem Dopplera, ujawniają ruchy gazu w dysku.

Zespół, którym kierował Teague, zidentyfikował dwie planet położone około 12 miliard i 21 miliardów kilometrów od gwiazdy. Z kolei druga grupa, która kierował Pinte, zidentyfikowała planetę około 39 miliardów kilometrów od gwiazdy.

Oba zespoły analizowały zmiany ta samą techniką, która poszukuje anomalii w przepływie gazu - których dowodem są przesunięcia długości fali emisji CO - wskazujące, że gaz oddziałuje z masywnych obiektem.

Technika użyta przez Teague, która pokazała, że uśrednione zmiany w przepływie gazu są na poziomie kilku procent, ujawniła wpływ kilku planet na ruchy gazu w pobliżu gwiazdy. Z kolei technika, którą posłużyć się Pinte, bardziej bezpośrednio mierzący przepływ gazu, jest lepiej dopasowana do badania zewnętrznych partii dysku. Pozwoliła autorom na dokładniejsze zlokalizowanie trzeciej planety, ale jest możliwa do wykorzystania tylko w przypadku większych odchyłem w przepływie, na poziomie powyżej 10 proc.

W obu przypadkach badacze zidentyfikowali obszary, w których przepływ gazu nie zgadzał się z otoczeniem - trochę jak wiry wokół kamienia w rzece. Dzięki dokładnej analizie ruchu mogli wyraźnie zobaczyć wpływ ciał planetarnych podobnych w masie do Jowisza.

Nowa technika pozwala astronomom na precyzyjniejsze szacowanie mas protoplanetarnych i z mniejszym prawdopodobieństwem daje wyniki fałszywie sugerujące istnienie ciał. Obie grupy badawcze będą kontynuować doprecyzowywanie metody i zastosują ja do innych dysków. Naukowcy maja nadzieję lepiej zrozumieć w jaki sposób powstają atmosfery planet i które pierwiastki oraz cząsteczki są dostarczane do planet w okresie ich narodzin.