370 světelných let od nás, sluneční soustava vyrábí dětské planety. Hvězda ve středu všeho je mladá, stará jen asi 6 milionů let. A jeho kojenci jsou dvě obrovské planety, pravděpodobně obří plynní obři, kojící plynnou hmotou z oběžného disku hvězdy.
Hostitelská hvězda v tomto systému se nazývá PDS 70. PDS 70 je o něco menší a méně masivní než naše Slunce a stále ještě zvyšuje hmotu samotnou. Tato mladá hvězda je hvězda T Tauri, což v podstatě znamená, že jsou velmi mladí a právě začínají v životě. Protože je to tak mladé, planety se stále formují na oběžné dráze kolem něj. A vidět, jak se rodící se planety stále formují, je něco, co astronomové teprve začínají dobývat.
"Toto je první jednoznačná detekce dvou planetového systému vyřezávajícího mezeru na disku."
Julien Girard, Space Telescope Science Institute.
Zajímavé jsou obrazy těchto mladých, stále se tvořících planet, které svědčí o tom, že podporují naši dlouhodobou teorii, jak se planety tvoří v mladých solárních systémech. Tato teorie se nazývá hypoteční hypotéza a existuje již po celá desetiletí, ale bez pozorovacích důkazů, které ji podporují.
Hypotéza mlhovin
Hvězdy se tvoří z masivních mraků většinou vodíku nazývaného molekulární mraky. Molekulární mračna jsou gravitačně nestabilní a plyn má tendenci se shlukovat. Nakonec jeden z těchto shluků začne sněžit a zvětšovat a zvětšovat. Když se tak stane, mrak se zplodí jako palačinka a začne se otáčet, a když se centrální shluk stane dostatečně hustým, zapálí se do fúze a zrodí se hvězda. Mnoho hvězd je v binárních systémech, když se z molekulárního mraku tvoří dvě hvězdy.
Hvězda ve středu však není jediným shlukem. V rotujícím plynu se tvoří další menší shluky a mohou se formovat do planet. Některé z plynných planet, jako jsou Jupiter a Saturn v naší vlastní sluneční soustavě, se mohou opravdu zvětšit. (Astronomové někdy označují Jupitera a Saturna za „selhávající hvězdy“, protože byli na cestě stát se hvězdami, ale nemohli se tam docela dostat.)
Kdybyste tam mohli zmrazit tento proces, viděli byste mladou hvězdu uprostřed plochého rotujícího oblaku plynu. Ale v plynu byste viděli prstencové mezery, kde jsou planety zaneprázdněny zametáním materiálu a stávají se, dobře, planetami. Tento proces se nazývá narůstání. A už to není molekulární oblak, nyní se nazývá „protoplanetární disk“, protože se jedná o tvar disku a proto se v něm tvoří planety.
A přesně to astronomové vidí.
Zobrazení skutečných planet
Co je v pohodě na těchto nových obrázcích je to, že nemůžeme jen vidět mezery a prsteny, které signalizují přítomnost planety, můžeme vidět samotné skutečné planety. A je to teprve podruhé, kdy jsme s jistotou viděli systém dvou planet, který na disku vytváří mezery. (V roce 2008 byl zobrazen systém čtyř planet s názvem HR 8799).
"Byli jsme velmi překvapeni, když jsme našli druhou planetu."
Sebastiaan Haffert, hlavní autor, Leidenova observatoř.
"Toto je první jednoznačná detekce dvou planetového systému vyřezávajícího mezeru na disku," řekla Julien Girard z kosmického dalekohledu Science Institute v Baltimoru v Marylandu.
V této nové studii, publikované ve 3. vydání časopisu Nature Astronomy, použil tým astronomů MUSE Spectrograph na velmi velkém dalekohledu Evropské jižní observatoře (VLT.)
Vidět uvnitř protoplanetárního disku je obtížný úkol. Hvězdu dominuje nejen jasná hvězda, ale veškerý plyn a prach na disku mohou blokovat světlo přicházející z formujících planet. Přístroj MUSE má sílu určitým způsobem zamknout světlo emitované vodíkem v cloudu, což je známkou hromadění vodíku na stále se formujících planetách.
"Byli jsme velmi překvapeni, když jsme našli druhou planetu," řekla Sebastiaan Haffert z Leidenské observatoře, hlavní autorka na papíře.
„U zařízení jako ALMA, Hubble nebo velkých pozemních optických dalekohledů s adaptivní optikou vidíme disky s kroužky a mezerami všude. Otevřená otázka byla, jsou tam planety? V tomto případě je odpověď ano, “vysvětlil Girard.
Tým si všiml planety s názvem PDS 70c. (Další planeta ve stejném systému, nazvaná PDS 70b, byla poprvé spatřena asi před rokem.)
Nová planeta, PDS 70c, je blízko vnějšího okraje disku a je přibližně 3,3 miliardy mil od hvězdy. To je asi stejná vzdálenost, jakou je Neptun od Slunce. Astronomové mají pouze předběžné odhady hmotnosti planety, ale odhadují, že PDS 70c je 1 až 10krát větší než Jupiter.
Dříve objevená planeta PDS 70b je asi 2 miliardy kilometrů od hvězdy, stejně jako Uran v naší Sluneční soustavě. Jeho hmotnost je 4 až 17krát větší než hmotnost Jupiteru.
Nyní čekáme. Pro James Webb Telescope
Získání snímků z těchto mladých exoplanet je pro MUSE spektrografem šťastná nehoda. Tento nástroj byl původně vyvinut pro studium galaxií a hvězdokup. Ale jak se ukazuje, je dobré pozorovat exoplanety v procesu formování. A ta nehoda pomohla posunout mlhovou hypotézu z hypotézy do přijaté teorie.
„Tento nový pozorovací režim byl vyvinut ke studiu galaxií a hvězdokup ve vyšším prostorovém rozlišení. Tento nový režim je však také vhodný pro zobrazování exoplanet, což nebyl původní vědecký ovladač pro nástroj MUSE, “řekl Haffert.
V budoucnu (budoucnost, která se stále zpožďuje), bude James Webb Space Telescope (JWST) pokročit ve studiu mladých planet, které se na těchto discích vytvářejí. Jakmile skončí nekonečné čekání na tento pokročilý kosmický dalekohled, měla by jeho energie umožnit astronomům vynulovat se na velmi specifických vlnových délkách světla, které je emitováno narůstajícím vodíkem.
To znamená, že vědci budou schopni měřit teplotu plynného vodíku v disku i jeho hustotu. Znalost obou těchto věcí nám pomůže skutečně pochopit, jak se tvoří plynové obří planety.
Ale prozatím máme alespoň obrázky planet, a když se astronomové podívají do galaxie a uvidí tyto mladé hvězdné systémy a mezery na discích, mohou si být jisti, že tam skutečně jsou planety.
