Bezpośrednie obserwacje pary planet rosnących wokół młodej gwiazdy

Wizja artystyczna przedstawiająca dwa gazowe olbrzymy krążące wokół młodej gwiazdy PDS 70. Owe planety wciąż rosną akreując materię z otaczającego gwiazdę dysku, jednocześnie wykrawając potężne przerwy w dysku. Przerwa rozciąga się na odległość odpowiadającą orbicie Urana i Neptuna w Układzie Słonecznym. Źródło: J. Olmsted (STScI)

Astronomowie wykonali bezpośrednie zdjęcia dwóch egzoplanet, które grawitacyjnie wycinają szeroką przerwę w dysku protoplanetarnym otaczającym młodą gwiazdę. Choć udało się już bezpośrednio sfotografować kilkanaście planet, to jest to dopiero drugi układ składający się z więcej niż jednej planety. Pierwszym takim układem składał się z czterech planet okrążających gwiazdę HR 8799. Jednak w przeciwieństwie do niego, planety w nowym układzie wciąż rosną akreując materię z dysku.

“To pierwsze jednoznaczne odkrycie układu dwóch planet wycinającego przerwę w dysku protoplanetarnym” mówi Julien Girard z STScI w Baltimore.

Gwiazda macierzysta obu planet – PDS 70 – oddalona jest od nas o 370 lat świetlnych. Młoda gwiazda, której wiek szacuje się na 6 milionów lat, jest nieznacznie mniejsza i mniej masywna od Słońca, i wciąż akreuje gaz. Gwiazdę otacza dysk gazowo-pyłowy z przerwą rozciągającą się od 3,5 do 6 miliardów kilometrów od gwiazdy.

PDS 70 b, najbardziej wewnętrzna znana planeta, znajduje się w w przerwie w odległości około 3,5 miliarda kilometrów od gwiazdy, podobnej do odległości Urana od Słońca. Badacze szacują, że jej masa znajduje się w przedziale 4 do 17 mas Jowisza. Planeta została odkryta w 2018 roku.

PDS 70 c, nowo odkryta planeta znajduje się przy zewnętrznej krawędzi przerwy w dysku w odległości 6 miliardów kilometrów od gwiazdy, podobnej do odległości Neptuna od Słońca. Ta planeta jest nieco mniejsza od planety b – jej masa mieści się w przedziale 1-10 mas Jowisza. Orbity obu planet znajdują się w rezonansie 2-1, co oznacza, że wewnętrzna planeta okrąża gwiazdę dwa razy na każde okrążenie wykonywane przez planetę zewnętrzną.

Odkrycie obu planet jest itsotne ponieważ jest to bezpośredni dowód na to, że formujące się planety mogą pochłaniać wystarczająco dużo materii z dysku protoplanetarnego, aby wyciąć w nim dostrzegalną przerwę.

PDS 70 b to dopiero drugi układ wielu planet, który udało się bezpośrednio sfotografować. Źródło: ESO i S. Haffert (Leiden Observatory)

“Dzięki instrumentom takim jak ALMA, Hubble czy duże naziemne teleskopy optyczne z optyką adaptacyjną wszędzie dostrzegamy pierścienie i przerwy. Otwartą kwestią zostaje czy są w nich planety. W tym konkretnym przypadku odpowiedź brzmi tak” mówi Girard.

Badacze odkryli PDS 70 c z Ziemi wykorzystując do tego spektrograf MUSE zainstalowany na teleskopie VLT. Technika obserwacji opierała się na kombinacji wysokiej rozdzielczości przestrzennej dostarczanej przez 8-metrowy teleskop wyposażony w cztery lasery oraz średniej rozdzielczości widmowej, która umożliwiła dostrzeżenie promieniowania emitowanego przez wodór, który jest oznaką akrecji gazu.

“Ta nowa metoda obserwacji została opracowana do badania galaktyk i gromad gwiazd w wyższej rozdzielczości przestrzennej. Jednak ten sam tryb jest także przydatny do obserwowania egzoplanet, czego nikt nie zakładał planując budowę instrumentu MUSE” mówi Sebastiaan Haffert z Obserwatorium w Lejdzie, główny autor artykułu.

“Niesamowicie zaskoczyło nas odkrycie drugiej planety” dodaje Haffert.

Wyniki badań opublikowano w dniu dzisiejszym w periodyku Nature Astronomy.

Źródło: ESA/Hubble Information Centre