Narodziny olbrzymiej planety

Dysk wokół gwiazdy HD 100546
Po lewej: zdjęcie dysku wokół gwiazdy HD 100546 wykonane prze Kosmiczny Teleskop Hubble’a. Po prawej: fragment dysku z potencjalną protoplanetą sfotografowany przez Bardzo Duży Teleskop (VLT).
ESO/NASA/ESA/Ardila et al.

Astronomowie korzystający z należącego do ESO Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) wykonali bezpośrednie obserwacje obiektu, który wydaje się być właśnie powstającą planetą, ciągle jeszcze ukrytą w grubym dysku gazu i pyłu. Jeśli zostanie to potwierdzone, uzyskamy znaczną poprawę zrozumienia w jaki sposób powstają planety, a astronomowie będą mogli przetestować aktualne teorie na ten temat.

Międzynarodowy zespół, którym kierował Sascha Quanz (ETH Zurich, Szwajcaria), zbadał dysk gazu i pyłu, który otacza młodą gwiazdę HD 100546, względnie bliską sąsiadkę oddaloną o 335 lat świetlnych od Ziemi. Naukowcy byli zaskoczeni, gdy odnaleźli coś, co wydaje się być planetą w trakcie procesu powstawania, ciągle zanurzoną w dysku materii wokół młodej gwiazdy. Kandydatka na planetę byłaby gazowym olbrzymem podobnym do Jowisza.

„Do tej pory powstawanie planet było zagadnieniem eksplorowanym głównie za pomocą symulacji komputerowych” mówi Sascha Quanz. „Jeżeli naszym odkryciem rzeczywiście jest powstająca planeta, to po raz pierwszy naukowcy będą mogli badać empirycznie proces powstawania planety oraz interakcje pomiędzy powstającą planetą, a środowiskiem narodzin, w bardzo wczesnym stadium.”

HD 100546 jest dobrze zbadanym obiektem i już sugerowano w tym przypadku dużą planetę okrążającą gwiazdę około sześć razy dalej niż dystans Ziemia-Słońce. Nowo odkryta kandydatka na planetę jest położona w zewnętrznych rejonach układu, około dziesięć razy dalej [1].

Kandydatka na planetę wokół HD 100546 została wykryta jako słaba plamka położona w dysku okołogwiazdowym, ujawniona dzięki instrumentowi optyki adaptywnej NACO na należącym do ESO Bardzo Dużym Teleskopie (VLT), w połączeniu z nowatorską techniką analizy danych. Obserwacje zostały wykonane za pomocą specjalnego koronografu w NACO, który działa w zakresie fal bliskiej podczerwieni i w miejscu występowania kandydatki na protoplanetę tłumi jasne światło pochodzącej od gwiazdy [2].

Zgodnie z aktualną teorią, olbrzymie planety powstają przez przechwytywanie gazu i pyłu, który pozostaje po powstaniu gwiazdy [3]. Astronomowie dostrzegli na nowym zdjęciu dysku wokół HD 100546 kilka cech, które są zgodne z hipotezą protoplanety. Struktury w pyłowym dysku okołogwiazdowym, które mogły zostać utworzone przez interakcje pomiędzy planetą, a dyskiem, widoczne są w pobliżu wykrytej protoplanety. Istnieją także wskazówki, że otoczeniu protoplanety zostało potencjalnie podgrzane przez procesy formowania się planety.

Adam Amara, inny członek zespołu badawczego, entuzjastycznie mówi o wynikach. „Badania egzoplanet są jednymi z nowych, najbardziej ekscytujących granic astronomii, a bezpośrednie zdjęcia planet ciągle są nowym polem, w olbrzymim stopniu czerpiącym korzyści z najnowszych udoskonaleń instrumentów i metod analizy danych. W tych badaniach korzystaliśmy z technik analizy danych opracowanych dla badań kosmologicznych, co pokazuje, że wymiana idei pomiędzy różnymi dziedzinami może prowadzić do nadzwyczajnego postępu.”

Chociaż protoplaneta jest najbardziej prawdopodobnym wytłumaczeniem dla obserwacji, badania wymagają dalszych obserwacji, aby potwierdzić istnienie planety i wykluczyć inne możliwe scenariusze. Wśród innych wytłumaczeń możliwe jest, aczkolwiek mało prawdopodobne, że wykryty sygnał pochodzi od źródła tła. Możliwe jest także, że nowo wykryty obiekt nie jest protoplanetą, ale w pełni uformowaną planetą, która została wyrzucona ze swojej oryginalnej orbity bliższej gwieździe. Jeżeli nowy obiekt wokół HD 100546 zostanie potwierdzony jako powstająca planeta zanurzona w swoim matczynym dysku gazu i pyłu, stanie się unikalnym laboratorium, w którym można badać procesy powstawania nowych systemów planetarnych.

Uwagi

[1] Kandydatka na protoplanetę ma orbitę 70 razy dalej od swojej gwiazdy niż Ziemia od Słońca. Jest to dystans porównywalny do rozmiaru orbit planet karłowatych w zewnętrznym Układzie Słonecznym, takich jak Eris i Makemake. Takie położenie jest kontrowersyjne, gdyż nie pasuje do obecnych teorii powstawania planet. Obecnie nie jest jasne czy nowo odkryta kandydatka na planetę znajdowała się w tym miejscu przez cały okres formowania się, czy migrowała z obszarów wewnętrznych.

[2] Zespół wykorzystał specjalną funkcję zwaną z apodyzacją (apodised phase plate), która zwiększa kontrast zdjęcia blisko gwiazdy.

[3] Aby badać powstawanie planet astronomowie nie mogą obserwować Układu Słonecznego, gdyż wszystkie planty w naszym sąsiedztwie powstały ponad cztery miliardy lat temu. Przez wiele lat teorie na temat powstawania planet były pod silnym wpływem tego co obserwujemy w naszym najbliższym otoczeniu, gdyż nie znano innych planet. Od 1995 roku, gdy odkryto pierwszą egzoplanetę wokół gwiazdy podobnej do Słońca, liczba ta zwiększyła się do kilkuset systemów planetarnych, co otworzyło nowe możliwości dla naukowców badających powstawanie planet. Do tej pory jednak nikt nie uchwycił procesu powstawania w jego trakcie, gdy planet jest ciągle zanurzona w dysku materii wokół swojej młodej gwiazdy macierzystej.

Więcej informacji

Wyniki badań zostały opublikowane w artykule “A Young Protoplanet Candidate Embedded in the Circumstellar disc of HD 100546”, S. P. Quanz et al., który ukaże się 28 lutego 2013 r. w internetowym wydaniu Astrophysical Journal Letters.

Skład zespołu badawczego: Sascha P. Quanz (ETH Zurich, Szwajcaria), Adam Amara (ETH), Michael R. Meyer (ETH), Matthew A. Kenworthy (Sterrewacht Leiden, Holandia), Markus Kasper (ESO, Garching, Niemcy) oraz Julien H. Girard (ESO, Santiago, Chile).

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1096