Znaleziono nieznaną skarbnicę planet ukrytą w pyle

Nowe badania przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców sugerują, że tzw. super ziemie i planety rozmiarów Neptuna mogą powstawać wokół młodych gwiazd znacznie częściej, niż wcześniej sądzono. 

Obserwując próbki młodych gwiazd w regionie gwiazdotwórczym w konstelacji Byka, naukowcy odkryli, że wiele z nich otaczają struktury, które najlepiej można wytłumaczyć jako wyrzeźbione przez niewidoczne, młode planety. Badania pomogą naukowcom zrozumieć, jak powstał nasz własny Układ Słoneczny.

Około 4,6 mld lat temu nasz Układ Słoneczny był toczącym się, falującym wirem gazu i pyłu otaczającym nowo narodzone Słońce. We wczesnych etapach ten tak zwany dysk protoplanetarny nie miał żadnych dostrzegalnych cech, ale wkrótce jego fragmenty zaczęły łączyć się w bryłki materii – przyszłe planety. Gdy zbliżały się do nowej materii na drodze wokół Słońca, rozrastały się i zaczynały tworzyć wzory szczelin i pierścieni w dysku, z którego się uformowały. Z biegiem czasu dysk pyłowy ustąpił miejsca względnie uporządkowanemu układowi, jaki znamy dzisiaj, składający się z planet, księżyców, planetoid i czasem komety.

Naukowcy opierają scenariusz powstania Układu Słonecznego na podstawie obserwacji dysków protoplanetarnych wokół innych gwiazd, które są na tyle młode, że obecnie tworzą swoje planety. Korzystając z ALMA składającego się z 45 anten radiowych zlokalizowanych na chilijskiej pustyni Atacama, zespół przeprowadził badanie młodych gwiazd w regionie gwiazdotwórczym Byka, rozległego obłoku gazu i pyłu znajdującego się w odległości zaledwie 450 lat świetlnych od Ziemi. Kiedy badacze zaobserwowali 32 gwiazdy otoczone dyskami protoplanetarnymi odkryli, że 12 z nich – 40 procent – ma pierścienie i szczeliny, struktury, które zgodnie z pomiarami i obliczeniami najlepiej można wytłumaczyć obecnością powstających planet.

Podczas, gdy niektóre dyski protoplanetarne wyglądają jak jednolite, podobne do naleśnika obiekty pozbawione jakichkolwiek właściwości czy wzorów, zaobserwowane zostały koncentryczne jasne pierścienie rozdzielone szczelinami. Od kiedy poprzednie przeglądy skupiały się na najjaśniejszych z tych obiektów, gdyż są one łatwiejsze do znalezienia, nie było jasne, jak powszechne we Wszechświecie są dyski ze strukturami pierścieni i szczelin. W tym badaniu przedstawiono wyniki pierwszego obiektywnego przeglądu, w którym docelowe dyski zostały wybrane niezależnie od ich jasności. Inaczej mówiąc, naukowcy, gdy wybierali je do badania nie wiedzieli, czy którykolwiek z nich ma struktury pierścieniowe.

Zespół zmierzył właściwości pierścieni za pomocą ALMA i przeanalizował dane, aby ocenić możliwe mechanizmy, które mogły je spowodować. Podczas, gdy te struktury mogą być rzeźbione przez planety, wcześniejsze badania sugerują, że mogły być także stworzone przez inne efekty.

Ponieważ bezpośrednie wykrycie planet jest niemożliwe ze względu na przyćmiewającą je jasność gwiazdy macierzystej, zespół wykonał obliczenia, aby uzyskać wyobrażenia o rodzajach planet, które mogą się formować w regionie gwiazdotwórczym Byka. Zgodnie z odkryciami, planety gazowe wielkości Neptuna lub tak zwane super ziemie (planety ziemskie do rozmiarów 20 Ziem) powinny być najbardziej rozpowszechnione. Tylko dwa z dysków mogłyby potencjalnie posiadać potwory rywalizujące z Jowiszem, największą planetą Układu Słonecznego.

Idąc dalej, grupa badawcza planuje przesunąć anteny ALMA dalej, co powinno zwiększyć jej rozdzielczość do około 5 jednostek astronomicznych oraz spowodować, że będą bardziej czułe na innych częstotliwościach, co spowoduje lepszą czułość na inne rodzaje pyłu.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
Unknown Treasure Trove of Planets Found Hiding in Dust

Źródło: University of Arizona

Na zdjęciu: Obłok molekularny w Byku, sfotografowany przez obserwatorium kosmiczne Herschela, jest obszarem gwiazdotwórczym odległym o ok. 450 lat świetlnych od nas. Obraz pokazuje blask pyłu kosmicznego w materii międzygwiazdowej, która przenika obłok, odsłaniając zawiły wzór włókien ułożonych w kilka zwartych, jasnych jąder – nasion przyszłych gwiazd. Źródło: ESA/Herschel/PACS, SPIRE/Gould Belt survey Key Programme/Palmeirim i inni 2013.