ALMA obserwuje miejsce powstawania lodowego olbrzyma

Zdjęcie z ALMA przedstawiające dysk wokół młodej gwiazdy TW Hydrae. Wyraźnie widocznych jest kilka luk w dysku. Naukowcy odkryli, że rozmiar ziaren pyłu w wewnętrznej luce znajdującej się 22 AU od gwiazdy jest mniejszy od innych jasnych regionów. Najprawdopodobniej w tej luce powstaje planeta podobna do Neptuna. Źródło: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), Tsukagoshi et al.
Zdjęcie z ALMA przedstawiające dysk wokół młodej gwiazdy TW Hydrae. Wyraźnie widocznych jest kilka luk w dysku. Naukowcy odkryli, że rozmiar ziaren pyłu w wewnętrznej luce znajdującej się 22 AU od gwiazdy jest mniejszy od innych jasnych regionów. Najprawdopodobniej w tej luce powstaje planeta podobna do Neptuna. Źródło: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), Tsukagoshi et al.

Wykorzystując w swoich obserwacjach Atacama Large Milimeter/submilimeter Array (ALMA) astronomowie odkryli dowody na istnienie rosnącej planety wokół pobliskiej młodej gwiazdy TW Hydrae. Bazując na odległości od gwiazdy centralnej i rozkładzie ziaren pyłu, naukowcy doszli do wniosku, że planeta może być lodowym olbrzymem przypominającym Urana i Neptuna w Układzie Słonecznym. Otrzymane w ten sposób wyniki to kolejny krok na drodze do zrozumienia pochodzenia różnych typów planet.

Aby dokładnie przyjrzeć się miejscu powstawania planety, zespół badawczy pracujący pod kierownictwem Takashi Tsukagoshi z Uniwersytetu Ibaraki w Japonii szczegółowo zbadała gwiazdę TW Hydrae. Gwiazda, której wiek szacuje się na 10 milionów lat, jest jedną z najbliższych nam młodych gwiazd. Dzięki tej stosunkowej bliskości i faktowi, że oś jej rotacji skierowana jest w stronę Ziemi, możemy od góry obserwować ewoluujący wokół niej układ planetarny.

Wcześniejsze obserwacje wykazały, że TW Hydrae jest otoczona przez dysk małych ziaren pyłu. Ów dysk jest właśnie miejscem powstawania planet. Najnowsze obserwacje wykonane za pomocą obserwatorium ALMA umożliwiły dostrzeżenie licznych luk w dysku. Niektóre badania teoretyczne wskazują, że tego typu luki są dowodem na zachodzące w nich proccesy formowania nowych planet.

Zespół badaczy obserwował dysk wokół TW Hydrae na dwóch częstotliwościach radiowych. Ponieważ stosunek intensywności w zakresie radiowym na różnych częstotliwościach zależy od rozmiaru ziaren pyłu, naukowcy mogą oszacować rozmiar ziaren pyłu. Stosunek ten wskazuje, że mniejsze ziarna pyłu o rozmiarach rzędu mikronów są bardzo liczne, a większe praktycznie nieobecne w wyraźnej luce znajdującej się 22 AU od gwiazdy.

Dlaczego mniejsze ziarna pyłu znajdują się właśnie w przewie dysku? Badania teoretyczne wskazują, że przerwa w dysku spowodowana jest krążącą w niej masywną planetą, a oddziaływania grawitacyjne oraz tarcie między gazem a ziarnami pyłu prowadzi do usunięcia masywniejszych ziaren z luki, i pozostawienia tych mniejszych. Najnowsze wyniki obserwacji potwierdzają te przewidywania teoretyczne.

Naukowcy obliczyli masę niewidocznej planety w oparciu o szerokość i głębokość luki w odległości 22 AU od gwiazdy i doszli do wniosku, że planeta może być nieco masywniejsza od Neptuna. „Łącząc te informacje z rozmiarem orbity i jasnością TW Hydrae wnioskujemy, że planeta może być lodowym olbrzymem przypominającym Neptuna,” dodaje Tsukagoshi.

Źródło: NAOJ