Nowa analiza archiwalnych danych ujawnia „wstrząśnięty” gaz w dysku protoplanetarnym otaczającym młodą gwiazdę TW Hydrae.
Odkrycie to wskazuje na obecność planety o masie czterech mas Ziemi i daje naukowcom rzadką okazję do zbadania najwcześniejszych etapów formowania się planety.
Wypływy z planetarnego potomstwa
Młode planety tworzą się w dyskach otaczających młode gwiazdy, ale szczegóły tego procesu pozostają niejasne – zwłaszcza dlatego, że planety są często pokryte pyłowym gazem, który ukrywa je przed wzrokiem. Uważa się, że masywne planety gazowe, takie jak Jowisz i Saturn, tworzą się poprzez akrecję gazu na skaliste jądra, które stopniowo wycinają pasy w dysku.
Jak możemy stwierdzić, czy akrecja zachodzi w dysku protoplanetarnym? Gdy rosnące planety gromadzą gaz i pył, wyrzucają również materiał do swojego otoczenia w postaci wypływów. Gdy wypływający gaz zderza się z otoczeniem, powoduje wstrząsy, które wyzwalają powstawanie cząsteczek takich jak tlenek siarki (SO). Daje to naukowcom sygnał – planeta może być ukryta, ale emisja z tych powstałych w wyniku wstrząsów cząsteczek może informować o jej położeniu.
Przeszukiwanie archiwum
Wiemy zatem, jak potencjalnie znaleźć młode planety – ale gdzie ich szukać? Jednym z najlepszych miejsc do poszukiwania oznak formowania się planet jest TW Hydrae – gwiazda licząca osiem milionów lat, oddalona od nas o mniej niż 200 lat świetlnych. TW Hydrae posiada najbliższy znany dysk protoplanetarny, który z naszego punktu patrzenia wydaje się być niemal zwrócony do nas twarzą, z koncentrycznymi jasnymi i ciemnymi pierścieniami niczym tarcza strzelnicza. Naukowcy znaleźli wcześniej dwie luki w tym dysku – w odległości 26 i 42 jednostek astronomicznych (j.a.) od gwiazdy, które można wyjaśnić dwiema planetami o masie około czterech mas Ziemi. Ponadto skupisko emisji przy 52 j.a. sugerowało obecność dysku okołoplanetarnego dostarczającego gaz do rosnącej egzoplanety.
Tomohiro Yoshida (Narodowe Obserwatorium Astronomiczne Japonii, NAOJ) i współpracownicy przeanalizowali archiwalne dane z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) w poszukiwaniu oznak wypływów z małej planety w dysku TW Hydrae. Zespół zauważył łuk emisji cząsteczek tlenku siari pochodzący z luki 42 j.a. od gwiazdy – dokładnie tam, gdzie rzekomo znajduje się planeta.
Szokujące dowody
Co modelowanie mówi o pochodzeniu tej emisji? Autorzy wykorzystali modelowanie wypływu balistycznego, aby wykazać, że wypływ tlenku siarki można wytłumaczyć rosnącą planetą o masie czterech mas Ziemi. Łącząc szacunki dotyczące tempa przyrostu i utraty masy, zespół ustalił ogólne tempo wzrostu planety, które jest zgodne z teoretycznymi oczekiwaniami dla planet o masie czterech mas Ziemi.
Mając już dowody na istnienie wypływów, zespół Yoshidy planuje kontynuować poszukiwania, prowadząc dalsze obserwacje w celu znalezienia dowodów na wypływy w emisji innych obiecujących cząsteczek, takich jak monosiarczek krzemu. Ogólnie rzecz biorąc, praca ta umacnia kolejną linię dowodów na obecność planety w luce odległej o 42 j.a. od gwiazdy i możemy spodziewać się, że przyszłe obserwacje rzucą więcej światła na tę rosnącą rodzinę planet.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Źródło: AAS
Na ilustracji: Zdjęcie wykonane przez ALMA przedstawiające pobliski dysk otaczający młodą gwiazdę TW Hydrae, widoczny niemal z przodu. Źródło: S. Andrews (Harvard-Smithsonian CfA); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
