Jak powstają planety? To jedno z kluczowych pytań astronomii, które naukowcy próbują rozwiązać, badając młode gwiazdy otoczone jeszcze pyłem i gazem. Najnowsze odkrycie dokonane przez międzynarodowy zespół astronomów rzuca nowe światło na ten proces. Dzięki połączeniu danych z dwóch zaawansowanych instrumentów obserwacyjnych badacze zidentyfikowali właśnie egzoplanetę (gazowego olbrzyma), która dotąd skutecznie ukrywała się w otoczeniu młodej gwiazdy skatalogowanej jako MP Mus. To może być przełomowy krok w badaniach nad narodzinami układów planetarnych.
MP Mus to gwiazda oddalona od nas o około 370 lat świetlnych. Jeżeli uświadomimy sobie, że średnica Drogi Mlecznej to około 100 000 lat świetlnych, to można założyć, że gwiazda ta znajduje się w tej samej części galaktyki co Słońce. MP Mus od dawna uważana jest za spokojny obiekt, który niczym szczególnie się nie wyróżnia. Wiemy o tym, że gwiazda jest młoda, bowiem wciąż otacza ją dysk protoplanetarny, czyli płaski obłok pyłu i gazu, z którego z czasem mogą uformować się planety. Wcześniejsze obserwacje, m.in. wykonane w 2023 roku za pomocą teleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) potwierdziły obecność samego dysku protoplanetarnego, ale nie wykazały w nim żadnych przerw, pierścieni, czy innych struktur, które mogłyby wskazywać, że w otoczeniu gwiazdy powstają już planety.
Sytuacja zmieniła się diametralnie, gdy astronomowie z Uniwersytetu Cambridge, we współpracy z naukowcami z Niemiec, Francji i Chile, ponownie przyjrzeli się MP Mus, wykorzystując obserwacje ALMA, ale tym razem w zakresie dłuższych fal – na długości 3 mm. Pozwoliło im to „zajrzeć głębiej” w dysk, który na krótszych falach był zbyt nieprzejrzysty. Tym razem już naukowcom udało się dostrzec wyraźną przerwę w dysku i nawet dwie nieco słabsze w dalszej odległości od gwiazdy. Mało tego, naukowcy potwierdzili, że struktury te wyglądają jak te, które powstałyby wskutek oddziaływania planety krążącej wokół gwiazdy.
Czytaj także: Najnowsze obserwacje pozwoliły badaczom dojrzeć dysk protoplanetarny rozerwany przez jego trzy gwiazdy centralne
Jak się jednak okazało, mniej więcej w tym samym czasie zupełnie inny zespół naukowców z Europejskiego Obserwatorium Południowego przyglądał się tej samej gwieździe za pomocą teleskopu kosmicznego Gaia. W danych z tego satelity naukowcy dostrzegli delikatne, ale wyraźne zaburzenia ruchu samej gwiazdy. Te niewielkie „drgania” gwiazdy można wytłumaczyć oddziaływaniem grawitacyjnym masywnej planety, która wokół niej krąży. To było zastanawiające odkrycie, bowiem dane z ALMA z 2023 roku wskazywały na obecność jednorodnego dysku protoplanetarnego, w którym nie ma jeszcze żadnej planety.
Połączenie najnowszych danych z ALMA z obserwacjami z Gai zmieniło całkowicie sytuację. Dostrzeżona teraz przerwa w dysku protoplanetarnym doskonale pasuje do planety, której obecność zdaje się wskazywać chybotliwy ruch gwiazdy. W otoczeniu gwiazdy MP Mus musi zatem znajdować się gazowy olbrzym!
Czytaj także: Ten gazowy olbrzym jest zbyt masywny. To skalisty olbrzym o ciekawej historii
Na podstawie wspólnych analiz i symulacji komputerowych naukowcy oszacowali, że odkryta planeta ma od 3 do 10 mas Jowisza i krąży wokół gwiazdy w odległości od jednej do trzech jednostek astronomicznych (czyli od 150 do 450 milionów kilometrów). Jest to zatem planeta gazowa, porównywalna z największymi planetami naszego Układu Słonecznego.
To odkrycie jest szczególnie ważne, ponieważ udało się je osiągnąć metodą pośrednią, łącząc dane o ruchu gwiazdy z precyzyjnym obrazowaniem dysku. Młode planety ukryte w gęstym, pyłowym środowisku są trudne do bezpośredniej obserwacji, ale ten przypadek pokazuje, że zastosowanie dwóch komplementarnych metod może przynieść sukces. Dotychczas udało się jednoznacznie wykryć zaledwie kilka młodych planet w protoplanetarnych dyskach – każda kolejna obserwacja znacząco poszerza naszą wiedzę.
Naukowcy liczą, że dalsze modernizacje ALMA oraz budowa nowych teleskopów, takich jak przyszły ngVLA (Next Generation Very Large Array), umożliwią jeszcze dokładniejsze badania młodych układów planetarnych. Dzięki nim być może uda się stworzyć pełniejszy obraz narodzin planet – także tych, które przypominają Ziemię. A wraz z tym być może zbliżymy się do zrozumienia, jak powstał nasz własny kosmiczny dom.
Zdjęcie główne: po prawej stronie obraz dysku planetarnego uzyskany za pomocą obserwatorium ALMA w 2023 roku. Po lewej nowe obserwacje, które wykazały obecność przerwy w dysku wskazującej na obecność planety.