Przejdź do treści

Nowe dowody na to, że powstaje niemowlęca planeta

Wizja artystyczna ukazująca planetę w dysku protoplanetarnym LkCa 15.

Astronomowie opracowali nową technikę identyfikacji małych planet ukrytych w dyskach protoplanetarnych.

Astronomowie są zgodni co do tego, że planety rodzą się w dyskach protoplanetarnych – pierścieniach pyłu i gazu, które otaczają młode, nowo narodzone gwiazdy. Chociaż setki takich dysków zostały zauważone w całym Wszechświecie, obserwacje rzeczywistych narodzin i formowania się planet w tych środowiskach okazały się trudne.

Teraz astronomowie z Centrum Astrofizyki na Harvard & Smithsonian opracowali nowy sposób wykrywania tych nieuchwytnych nowo narodzonych planet – a wraz z nim dowody na istnienie małej planety podobnej do Neptuna lub Saturna czającej się w dysku. Wyniki zostały opisane w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters 14 września 2022 roku.

Bezpośrednie wykrywanie młodych planet jest bardzo trudne i jak dotąd było skuteczne tylko w jednym lub dwóch przypadkach – mówi Feng Lond, doktor habilitowana w Centrum Astrofizyki, która kierowała nowymi badaniami. Planety są zawsze zbyt słabe, abyśmy mogli je zobaczyć, ponieważ są osadzone w grubych warstwach gazu i pyłu.

Zamiast tego naukowcy muszą szukać wskazówek, aby wywnioskować, że pod pyłem rozwija się planeta.

W ciągu ostatnich kilku lat widzieliśmy wiele struktur pojawiających na dyskach, które naszym zdaniem są wywołane obecnością planety, ale może to być również spowodowane czymś innym” – mówi Long. Potrzebujemy nowych technik, aby przyjrzeć się i poprzeć istnienie planety.

Do swoich badań Long postanowiła ponownie zbadać dysk protoplanetarny znany jako LkCa 15. Znajduje się on w odległości 518 lat świetlnych stąd w konstelacji Byka. Naukowcy wcześniej zgłosili dowody na formowanie się planet w tym dysku, wykorzystując obserwacje za pomocą obserwatorium ALMA.

Long zagłębiła się w nowe dane z ALMA wysokiej rozdzielczości LkCa 15, uzyskane głównie w 2019 roku, i odkryła dwie słabe cechy, które wcześniej nie zostały wykryte.

W odległości około 42 jednostek astronomicznych od gwiazdy Long odkryła pyłowy pierścień z dwiema oddzielnymi jasnymi gromadami materii krążącymi wewnątrz niego. Materia przybrała kształt małej grudki i większego łuku i dzieliło je 120 stopni.

Long zbadała scenariusz za pomocą modeli komputerowych, aby sprawdzić, co powoduje nagromadzenie materii i dowiedziała się, że ich rozmiar i lokalizacja pasują do modelu na obecność planety.

Ten łuk i kępa są oddzielone o około 120 stopni – mówi. Ten stopień separacji nie występuje tak po prostu – jest to ważne z matematycznego punktu widzenia.

Long wskazuje na pozycje w przestrzeni znane jako punkty Lagrange’a, gdzie dwa ciała w ruchu – takie jak gwiazda i orbitująca planeta – wytwarzają wokół siebie wzmocnione obszary przyciągania, w których może gromadzić się materia.

W tym przypadku łuk i kępa materii, które wykryła Long, znajdują się w punktach Lagrange’a L4 i L5. Ukryta 60 stopni między nimi jest mała planeta wywołująca nagromadzenie pyłu w punktach L4 i L5.

Wyniki pokazują, że planeta jest mniej więcej wielkości Neptuna lub Saturna i ma około 1–3 milionów lat (to stosunkowo młody wiek jeżeli chodzi o planety).

Bezpośrednie zobrazowanie małej, nowo narodzonej planety może nie być możliwe w najbliższym czasie ze względu na ograniczenia technologiczne, ale Long wierzy, że dalsze obserwacje LkCa 15 przy użyciu ALMA mogą dostarczyć dodatkowych dowodów potwierdzających jej planetarne odkrycie.

Ma również nadzieję, że jej nowe podejście do wykrywania planet – z materią gromadzącą się preferencyjnie w punktach Lagrange’a – zostanie w przyszłości wykorzystane przez astronomów.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej informacji:

Źródło: CfA

Na ilustracji: Wizja artystyczna ukazująca planetę w dysku protoplanetarnym LkCa 15. Źródło: Credit: M.Weiss/Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian.

Reklama