Около тази далечна планета-гигант се образуват луни?

Съставно изображение на диск около младата звезда PDS 70, на разстояние 370 светлинни години. 2 планети на системата са маркирани. Астрономите са открили, че младата планета, обозначена PDS 70 c, има циркулаторен диск, възможно родно място на екзомони. Изображение чрез ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / A. Isella / ЕСО.

Добре известно е, че планетите се раждат в кръгови дискове с газ и прах, които обграждат млади звезди, и много от тях са наблюдавани от астрономите. По същия начин се смята, че луните се образуват в подобни дискове, заобикалящи планети, но те са били по-трудни за намиране. Този месец (11 юли 2019 г.) астрономите обявиха откриването на точно такъв диск, заобикалящ млада планета-гигант в звездната система PDS 70, на разстояние 370 светлинни години. Това е първото по рода си наблюдение на вида на планетарен диск, за който се смята, че е родил луните на Юпитер в нашата Слънчева система преди повече от 4 милиарда години.

Рецензираната документация за откриване е публикувана в The Astrophysical Journal Letters на 11 юли.

Учените смятат, че е подобен на вида на диска, който някога е обграждал Юпитер и е родил многобройните му луни, защото той заобикаля все още развиваща се млада планета за газови гиганти, наречена PDS 70 c. Както обясни астрономът Андреа Изела от университета Райс:

Планетите се образуват от дискове с газ и прах около новообразуващите се звезди и ако планетата е достатъчно голяма, тя може да формира свой собствен диск, докато събира материал в орбитата си около звездата. Юпитер и неговите луни са малко планетна система в нашата Слънчева система, например, и се смята, че Луните на Юпитер са се образували от циркулационен диск, когато Юпитер е бил много млад.

Както Изела отбеляза и в статия за Националната обсерватория за радиоастрономия (NRAO):

За първи път можем категорично да видим показателните знаци на околопланетен диск, което помага да се подкрепят много от съвременните теории за формиране на планетата. Сравнявайки нашите наблюдения с инфрачервените и оптичните изображения с висока разделителна способност, можем ясно да видим, че иначе енигматичната концентрация на дребни прахови частици всъщност е дискретен от прах диск на планетата - първата подобна характеристика, която някога е забелязана категорично.

Сравнение на околопланетарния диск и PDS 70 c, както се вижда от ALMA (вляво) и по-рано от VLT (вдясно). Инфрачервеното изображение от VLT показва втората планета PDS 70 b, но не PDS 70 c или диска. Изображение чрез А. Изела / ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Райс университет.

Смята се, че тези видове циркулярни дискове не издържат много дълго, най-много около 10 милиона години, така че за да ги намерят астрономите трябва да разгледат много млади звездни системи, където планетите все още се формират. Преди са намерени само няколко кандидат-планети. Според Изела:

Има няколко кандидат-планети, които са открити в дискове, но това е съвсем ново поле и всички те все още се обсъждат. (PDS 70 b и PDS 70 c) са сред най-здравите, тъй като има независими наблюдения с различни инструменти и техники.

Астрономите направиха откритието с помощта на огромния 66-антена Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) в Чили; радиосигнали с милиметрова вълна разкриха наличието на прахови зърна, където PDS 70 c и неговата сестра планета, PDS 70 b, все още се образуват в по-големия обиколен диск.

PDS 70 b беше наблюдаван за първи път през 2018 г. от инструмента SPHERE в Европейската южна обсерватория. Много голям телескоп (VLT). SPHERE използва инфрачервена светлина, за да види формиращите се планети в праховия диск. През юни тази година астрономите използваха различен VLT инструмент, наречен MUSE, който наблюдава in видимата дължина на вълната на светлината, наречена H-alpha. Тази дължина на вълната се излъчва, когато водородът падне върху звезда или планета и стане йонизиран. Това беше още по-добре за потвърждаване, че планетите наистина са там, както обясни Изела:

Н-алфа ни дава повече увереност, че това са планети, защото това подсказва, че те все още черпят газ и прах и растат.

ALMA изображение на системата PDS 70, показващо по-големия обиколен диск около младата звезда. Двете малки зацапвания са двете все още формиращи се планети. Изображение чрез ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / A. Isella.

Новите наблюдения на ALMA добавят към това предишно доказателство, показващо, че не само планетите са истински, но имат вида дискове, които ги заобикалят, които в крайна сметка биха могли да образуват луни. Исела добави:

Той допълва оптичните данни и осигурява напълно независимо потвърждение, че има нещо там.

Наблюденията на ALMA са ценни, тъй като са по-малко ограничени от тези на VLT. Както обясни Изела:

Това означава, че ние можем да се върнем към тази система през различни периоди от време и по-лесно да картографираме орбитата на планетите и концентрацията на прах в системата. Това ще ни даде уникална представа за орбиталните свойства на слънчевите системи в най-ранните им етапи на развитие.

По-новите данни за ALMA също показват, че има различни разлики между двете планети. Най-вътрешният, PDS 70 b, е на приблизително същото разстояние от своята звезда, както и Уран от нашето слънце, и има опашка като маса прах зад себе си. Според Изела:

Какво е това и какво означава това за планетарната система, все още не е известно. Единственото убедително нещо, което можем да кажем, е, че е достатъчно далеч от планетата, за да бъде независима функция.

PDS 70 c, най-външната от двете планети, свети ярко в инфрачервената и водородна лента на светлината. Това означава, че най-вероятно е напълно оформена планета, въпреки че допълнителният газ наблизо все още се пренася на повърхността на планетата. PDS 70 c се намира на приблизително същото разстояние от звездата си, както Нептун е от нашето слънце, а неговата маса се изчислява на 1-10 пъти по-голяма от тази на Юпитер. Ако е в по-големия край на тази скала, може да има луни с размер на планетата, според Изела:

Ако планетата е в по-големия край на тази оценка, е напълно възможно около нея да се образуват луни с размер на планетата.

Андреа Изела. Изображение чрез Rice University.

Една възможна луна с размер на планетата - може би - вече е намерена в орбита на газовата планета Kepler-1625b, на 8000 светлинни години. Тази луна, ако е истинска, е с размерите на Нептун, нещо нечувано в нашата Слънчева система. Това потенциално откритие все още е обект на много дебати и все още не е потвърдено.

Тези открития са вълнуващи, защото планетарните учени отдавна смятат, че планетите в други слънчеви системи трябва да имат луни, точно както в нашата собствена слънчева система. Но намирането им е трудно и все още не е потвърдено, тъй като те са много по-малки от техните планети-домакини. Ако циркулярните дискове като този около PDS 70 c са често срещани, тогава това би означавало, че луните вероятно също са често срещани. Някои или може би дори много от тях може да са океански луни като Европа и Енцелад в нашата Слънчева система, където животът би могъл да съществува.

Намирането на повече такива планетни дискове също ще помогне на астрономите да разберат по-добре как планетарните системи формират като цяло, според Изела:

Има много неща, които не разбираме за това как се формират планетите, а сега най-накрая разполагаме с инструментите да направим директни наблюдения и да започнем да отговаряме на въпроси как се е образувала нашата Слънчева система и как могат да се формират други планети.

Концепцията на художника за космопланетарния диск на газ и прах, заобикалящ младата газова гигантска планета PDS 70 в. Доказателствата предполагат, че в този диск може да се образуват луни. Изображение чрез NRAO / AUI / NSF / S. Dagnello.

Долен ред: За първи път астрономите потвърдиха околопланен диск на газ и прах около млада планета-гигант, където може да се образуват извънземни луни.

Източник: Откриване на непрекъсната субмилиметрова емисия, свързана с кандидат-протопланети

Виа Университет Райс

Чрез Националната обсерватория за радиоастрономия