Астрономите шпионират 4 гигантски планети в орбита на много млада звезда

Концепцията на художника за 4-те гигантски планети, орбитиращи звездата CI Tau. Астрономите са озадачени от това, че са се образували около такава млада звезда. Изображение чрез Аманда Смит / Институт по астрономия.

Планетите от гигантски газове - като Юпитер и Сатурн в нашата собствена слънчева система - очевидно са често срещани в нашата галактика. Знаем, че благодарение на телескопи на земята и в космоса, които през последните няколко десетилетия бяха заети с намирането на екзопланети на орбита на далечни звезди. В момента са открити много такива светове, включително гигантски планети, по-големи от Юпитер, орбитиращи много близо до своите звезди. Повечето от тези гигантски планети са намерени в орбита на по-еволюирали или зрели звезди, за разлика от нашето Слънце, което се смята за средна възраст .

Но сега астрономите се натъкнаха на планетна система, включително гигантски планети, която е много по-млада . Много младата звезда CI Tau има четири масивни планети, две за масата на планетата на нашата Слънчева система Сатурн, една за масата на Юпитер (най-голямата планета в нашата Слънчева система) и четвъртата около 10 пъти по-голяма от масата на Юпитер. Новите открития бяха публикувани в статия в рецензираното списание The Astrophysical Letters на 4 октомври 2018 г.

Това е първият път, когато толкова масивни планети като тези са открити на орбита на такава млада звезда. Докато звездите отиват, CI Tau все още е по същество бебе, само на около 2 милиона години. За разлика от нас нашата собствена звезда - слънцето, е на около 4, 6 милиарда години. CI Tau се намира на около 500 светлинни години от Земята, в регион на галактиката, който е активен разсадник на новородени звезди. CI Tau все още е заобиколен от диск с газ и прах. Тези гигантски дискове - наречени протопланетарни дискове - са формиращите материали за планети, луни и други тела.

Но сега знаем, че и в тази система вече има масивни планети.

Според Кристофър Джонс-Крул от Университета Райс, водещият автор на предишно проучване за планетата Юпитер-маса CI Tau b:

В продължение на десетилетия конвенционалната мъдрост поддържаше, че на големите планети с Юпитер маса са необходими минимум 10 милиона години. Това беше поставено под въпрос през последното десетилетие и бяха предложени много нови идеи, но най-важното е, че трябва да идентифицираме редица новосформени планети около млади звезди, ако се надяваме да разберем напълно формирането на планетата.

Фалшиво-цветно изображение от субмилиметров интерферометричен телескоп, показващ циркулярния диск на газ и прах, обграждащ звездата CI Tau. Изображение чрез Stephane Guilloteau / University of Bordeaux.

Планетата Юпитер-маса CI Tau b вече беше известна на астрономите. Това е най-близката планета до нейната звезда, орбитира по-близо, отколкото Меркурий до нашето слънце. Известен е още като горещ Юпитер - страшно горещ газов гигантски свят, орбитиращ много близо до своята звезда.

Системата CI Tau е необичайна, че има тези четири гигантски планети, само защото е толкова млада. Сега се изчислява, че 1% от всички звезди имат горещи юпитери, но повечето от тези звезди са стотици пъти по-стари от CI Tau. As Cathie Clarke от Cambridge s Institute of Astronomy, и първият автор на изследването, обясни:

Понастоящем е невъзможно да се каже дали екстремната планетарна архитектура, наблюдавана в CI Tau, е често срещана в горещите системи на Юпитер, защото начинът, по който са открити тези планети на братята - чрез ефекта им върху протопланетарния диск няма да работи в по-стари системи, които вече не имат протопланетен диск.

Концепцията на художника за най-вътрешната на 4-те планети, „горещия Юпитер“, който е 10 пъти по-масивен от Юпитер. Изображение чрез C. Carreau / ESA.

Тези астрономи изразиха озадачение, че двете външни планети в системата CI Tau изобщо са били в състояние да се образуват. Според Кларк:

Моделите за формиране на планети са съсредоточени върху възможността да направят типовете планети, които вече са били наблюдавани, така че новите открития не са задължителни за моделите. Планетите с маса на Сатурн трябва да се образуват, като първо се натрупва твърдо ядро ​​и след това се изтегля слой от газ отгоре, но тези процеси трябва да са много бавни на големи разстояния от звездата. Повечето модели ще се борят да направят планети от тази маса на това разстояние.

Изследователите, ръководени от Университета в Кеймбридж, използваха Atacama голям милиметър / субмилиметров масив (ALMA), за да търсят допълнителни планетарни братя и сестри към познатия младежки горещ Юпитер. Търсенето се изплати решително. Получените изображения разкриха три различни пропуски в протопланетарния диск, които според компютърното моделиране най-вероятно са причинени от три други планети за газови гиганти.

Милиметрово непрекъснато изображение с висока разделителна способност на протопланетарния диск, заобикалящ младата звезда CI Tau. Изображение чрез C. Clarke, M. Tazzari, A. Juhász, et. Ал.

С четири гигантски планети, за които сега се знае, че обикалят около КИ Тау, астрономите се чудят ... може ли системата да съдържа и по-малки скалисти планети като Земята? Както беше обяснено от Лиза Прато от обсерваторията Лоуел, съавтор на предишния документ за CI Tau b:

Този резултат е уникален, защото демонстрира, че гигантска планета може да се образува толкова бързо, че остатъкът газ и прах, от които се е образувала младата звезда, заобикаляща системата в диск, подобен на фризби, все още присъства. Образуването на гигантски планети във вътрешната част на този диск, където се намира CI Tau b, ще има дълбоко влияние върху региона, където потенциално се формират и по-малки земни планети.

На следващо място, астрономите планират да изучат тази планетна система на множество дължини на вълната, за да научат повече за това как са се образували тези много млади, но гигантски планети.

Долен ред: Откриването на четири гигантски планети около орбитата на много младата звезда CI Tau изненада астрономите!

Източник: Милиметрово изобразяване с висока разделителна способност на протопланетарния диск CI Tau: масивен ансамбъл от протопланети от 0, 1 до 100 au

Университетът в Кеймбридж