Při hledání extra solárních planet se astronomové nejčastěji spoléhají na řadu nepřímých technik. Z nich jsou Transit Method (aka. Transit Photometry) a Radial Velocity Method (aka. Doppler Spectroscopy) dva nejúčinnější a nejspolehlivější (zejména při použití v kombinaci). Přímé zobrazování je bohužel vzácné, protože je velmi obtížné spatřit slabý exoplanet uprostřed oslnění jeho hostitelské hvězdy.
Vylepšení radiofrekvenčních interferometrů a blízké infračervené zobrazování však umožnila astronomům zobrazovat protoplanetární disky a odvodit oběžné dráhy exoplanet. Pomocí této metody mezinárodní tým astronomů nedávno zachytil snímky nově se formujícího planetárního systému. Tím, že studoval mezery a prstencové struktury tohoto systému, tým byl schopný předpokládat možnou velikost exoplanet.
Studie s názvem „Kroužky a mezery na disku kolem Elias 24 odhalená agenturou ALMA“, se nedávno objevila v EU Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti. Tým byl veden Giovanni Dipierrem, astrofyzikem z University of Leicester. Mezi jeho členy patřili členové Harvardsko-Smithsonovského centra astrofyziky (CfA), Společná observatoř ALMA, Národní radioastronomická observatoř, Max-Planckův ústav pro astronomii, a více univerzit a výzkumných ústavů.
V minulosti byly v mnoha protoplanetárních systémech identifikovány prstence prachu a jejich původ a vztah k planetární formaci jsou předmětem velké debaty. Na jedné straně to může být výsledek hromadění prachu v určitých oblastech, gravitačních nestabilit nebo dokonce změn optických vlastností prachu. Alternativně by mohly být výsledkem již vyvinutých planet, které způsobí, že se prach při průchodu skrz něj rozptýlí.
Jak Dipierro a jeho kolegové ve své studii vysvětlili:
„Alternativní scénář vyvolává disky, které jsou dynamicky aktivní, na nichž se planety již vytvořily nebo jsou ve formaci. Vestavěná planeta bude excitovat vlny hustoty v okolním disku, které poté, co se rozptýlí, budou ukládat svůj moment hybnosti. Pokud je planeta dostatečně masivní, vede výměna hybnosti mezi vlnami vytvářenými planetou a diskem k vytvoření jedné nebo více mezer, jejichž morfologické rysy jsou úzce spojeny s podmínkami místního disku a vlastnostmi planety. “
Pro účely své studie použil tým data z pozorování cyklu Atacama Large Millimeter / Sub milimeter Array (ALMA) z cyklu 2, která začala již v červnu 2014. Tímto způsobem byli schopni zachytit prach kolem Elias 24 s rozlišením asi 28 AU (tj. 28 krát vzdálenost mezi Zemí a Sluncem). Zjistili, že existují důkazy o mezerách a prstenech, které by mohly být známkou obíhající planety.
Z toho vytvořili model systému, který zohledňoval hmotnost a umístění této potenciální planety a způsob, jakým by se rozložení a hustota prachu mohla vyvíjet. Jak ukazují ve své studii, jejich model docela dobře reprodukuje pozorování prachového prstence a před čtyřicet čtyři tisíci lety předpovídal přítomnost plynového obra typu Jupiter:
"Zjistili jsme, že emise prachu na disku jsou v souladu s přítomností zabudované planety s hmotností? 0,7? M."J na orbitální poloměr? 60? Au ... Mapa jasu povrchu našeho diskového modelu poskytuje přiměřenou shodu se strukturami podobnými mezerám a prstenům pozorovaným v Elias 24, s průměrnou odchylkou -5% na% pozorovaných toků kolem oblasti mezery. “
Tyto výsledky posilují závěr, že mezery a prstence, které byly pozorovány na široké škále mladých kruhových disků, ukazují na přítomnost obíhajících planet. Jak tým naznačil, je to v souladu s dalšími pozorováními protoplanetárních disků a mohlo by to pomoci objasnit proces planetární formace.
"Obrázek, který se vynořuje z nedávných pozorování protoplanetárních disků s vysokým rozlišením a vysokou citlivostí, spočívá v tom, že u velké řady disků s různou hmotností a věkem převládají rysy podobné mezerám a prstenům," uzavírají. "Nové snímky ALMA s vysokým rozlišením a vysokou věrností o emisích prachu z tepelného a CO vedení a vysoce kvalitních údajů o rozptylu budou užitečné při hledání dalších důkazů o mechanismech, za nimiž vznikají."
Jednou z nejnáročnějších výzev, pokud jde o studium tvorby a vývoje planet, je skutečnost, že astronomové tradičně nedokázali vidět procesy v akci. Ale díky vylepšení nástrojů a schopnosti studovat extra solární hvězdné systémy dokázali astronomové vidět systém v různých bodech procesu formování.
To nám zase pomáhá upřesňovat naše teorie o tom, jak vznikla Sluneční soustava, a může nám jednoho dne umožnit přesně předpovědět, jaké druhy systémů se mohou v mladých hvězdných systémech vytvořit.
