Międzynarodowy zespół naukowy opublikował wyniki analizy danych z instrumentu SPHERE, które potwierdzają istnienie nowej protoplanety.
Planety powstają ze skupisk materii w dyskach otaczających nowonarodzone gwiazdy. Gdy planeta wciąż się formuje, czyli gromadzi materię, nazywana jest protoplanetą. Do tej pory tylko dwie protoplanety zostały jednoznacznie zidentyfikowane – PDS 70 b i c, obie krążące wokół gwiazdy PDS 70 (o czym już pisaliśmy). Liczba ta została zwiększona do trzech wraz z odkryciem i potwierdzeniem istnienie dysku gazu i pyłu otaczającego HD 169142, gwiazdę odległą o 374 lata świetlne od naszego Układu Słonecznego.
Wykorzystaliśmy obserwacje za pomocą instrumentu SPHERE. Obiektem kilkakrotnej obserwacji w latach 2015–2019 była gwiazda HD 169142 – wyjaśnia Iain Hammond, badacz z Monash University w Melbourne. Ponieważ spodziewamy się, że planety są gorące, gdy się formują, teleskop wykonał zdjęcia gwiazdy HD 169142 w podczerwieni, aby poszukać termicznej sygnatury ich formowania. Dzięki tym danym udało się potwierdzić obecność planety HD 169142 b około 37 jednostek astronomicznych od jej gwiazdy – to nieco dalej niż orbita Neptuna od Słońca.
Obrazy uzyskane za pomocą instrumentu SPHERE w latach 2015–2019 ujawniają zwarte źródło, które porusza się w czasie zgodnie z oczekiwaniami dla planety orbitującej w odległości 37 j.a. od swojej gwiazdy. Wszystkie zestawy danych uzyskane za pomocą instrumentu SPHERE zostały przeanalizowane przy użyciu najnowocześniejszych narzędzi do przetwarzania obrazów opracowanych przez zespół PSILab na Uniwersytecie w Liège (ULiège; Belgia). Ostatni zestaw danych uwzględniony w naszym badaniu, uzyskany w 2019 roku, jest kluczowy dla potwierdzenia ruchu planety – wyjaśnia Valentin Christiaens, pracownik naukowy Fund for Scientific Research (F.R.S.–FNRS) w Planetary & Stellar systems Imaging Laboratory (PSILab; STAR Institute / Faculty of Science) na ULiège. Ten zestaw danych nie był do tej pory publikowany.
Nowe obrazy potwierdzają również, że planeta musiała wyrzeźbić pierścieniową szczelinę w dysku – zgodnie z przewidywaniami modeli. Luka ta jest wyraźnie widoczna w obserwacjach dysku w świetle spolaryzowanym.
W podczerwieni możemy również zobaczyć spiralne ramię dysku ukształtowane przez planetę i widoczne w jej śladzie, co sugeruje, że inne dyski protoplanetarne posiadające spirale mogą również zawierać nieodkryte jeszcze planety – powiedział Hammond. Obrazy w świetle spolaryzowanym, jak również widmo w podczerwieni zmierzone przez zespół badawczy, dodatkowo wskazują, że planeta jest zagrzebana w znacznej ilości pyłu, który akreował z dysku protoplanetarnego. Pył ten może mieć postać dysku okołoplanetarnego, małego dysku tworzącego się wokół samej planety, który z kolei może tworzyć księżyce. To ważne odkrycie pokazuje, że wykrycie planet poprzez bezpośrednie obrazowanie jest możliwe nawet na bardzo wczesnym etapie ich formowania.
W ciągu ostatnich dziesięciu lat było wiele fałszywych alarmów o rzekomo wykrytych formujących się planetach – powiedział Valentin Christiaens. Oprócz protoplanet układu PDS 70 status pozostałych kandydatów jest nadal przedmiotem gorących dyskusji w środowisku naukowym. Protoplaneta DH 169142 b wydaje się mieć inne właściwości niż protoplanety w układzie PDS 70, co jest bardzo interesujące. Wygląda na to, że uchwyciliśmy ją na młodszym etapie jej formowania i ewolucji, ponieważ jest jeszcze całkowicie pogrzebana lub otoczona dużą ilością pyłu. Biorąc pod uwagę bardzo małą liczbę potwierdzonych dotychczas formujących się planet, odkrycie tego źródła i jego obserwacje powinny pozwolić nam lepiej zrozumieć, w jaki sposób powstają planety, a w szczególności planety olbrzymy, takie jak Jowisz.
Dalszą charakterystykę protoplanety i niezależnie potwierdzenie można uzyskać dzięki przyszłym obserwacjom za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (James Webb Space Telescope – JWST). Wysoka czułość JWST na podczerwień powinna rzeczywiście pozwolić naukowcom wykryć emisje termiczne z gorącego pyłu wokół planety.
Wyniki badań zostały opublikowane 4 kwietnia 2023 roku w „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” (MNRAS).
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- HD 169142 b, the third protoplanet confirmed to date
- Confirmation and Keplerian motion of the gap-carving protoplanet HD 169142 b
Źródło: UNIVERSITÉ DE LIÈGE
Na ilustracji: Obraz układu HD 169142 pokazujący sygnały formującej się planety HD 169142 b, a także ramię spiralne wynikające z dynamicznego oddziaływania pomiędzy planetą a dyskiem, w którym się znajduje. Źródło: VLT/SPHERE