Για δεκαετίες, η πιο ευρέως αποδεκτή άποψη για το πώς σχηματίστηκε το ηλιακό μας σύστημα ήταν η υπόθεση του νεφελώματος. Σύμφωνα με αυτήν τη θεωρία, ο Ήλιος, οι πλανήτες και όλα τα άλλα αντικείμενα στο Ηλιακό Σύστημα σχηματίστηκαν από νεφελώδες υλικό πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτή η σκόνη βίωσε μια βαρυτική κατάρρευση στο κέντρο, σχηματίζοντας τον Ήλιο μας, ενώ το υπόλοιπο υλικό σχημάτισε ένα περιστασιακό δακτύλιο συντριμμιών που ενώθηκε για να σχηματίσει τους πλανήτες.
Χάρη στην ανάπτυξη σύγχρονων τηλεσκοπίων, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να διερευνήσουν άλλα αστρικά συστήματα για να δοκιμάσουν αυτήν την υπόθεση. Δυστυχώς, στις περισσότερες περιπτώσεις, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να παρατηρήσουν μόνο δαχτυλίδια συντριμμιών γύρω από αστέρια με υπαινιγμούς πλανητών. Μόλις πρόσφατα μια ομάδα Ευρωπαίων αστρονόμων μπόρεσε να συλλάβει μια εικόνα ενός νεογέννητου πλανήτη, αποδεικνύοντας έτσι ότι τα δαχτυλίδια συντριμμιών είναι πράγματι η γενέτειρα των πλανητών.
Η έρευνα της ομάδας εμφανίστηκε σε δύο δημοσιεύσεις που δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο Αστρονομία & Αστροφυσική, με τίτλο «Ανακάλυψη ενός πλανήτη-μάζας σύντροφο στο κενό του δίσκου μετάβασης γύρω από το PDS 70» και «Τροχιακός και ατμοσφαιρικός χαρακτηρισμός του πλανήτη μέσα στο κενό του δίσκου μετάβασης PDS 70». Η ομάδα πίσω από τις δύο μελέτες περιελάμβανε μέλος του Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), καθώς και πολλαπλά παρατηρητήρια και πανεπιστήμια.
Για χάρη των μελετών τους, οι ομάδες επέλεξαν το PDS 70b, έναν πλανήτη που ανακαλύφθηκε σε απόσταση 22 αστρονομικών μονάδων (AU) από το αστέρι του ξενιστή του και ο οποίος πιστεύεται ότι ήταν ένα νεοσυσταθέν σώμα. Στην πρώτη μελέτη - την οποία ηγήθηκε ο Miriam Keppler του Ινστιτούτου Max Planck για την Αστρονομία - η ομάδα ανέφερε πώς μελέτησαν τον πρωτοπλανητικό δίσκο γύρω από το αστέρι PDS 70.
Το PDS 70 είναι ένα αστέρι T Tauri χαμηλής μάζας που βρίσκεται στον αστερισμό Centaurus, περίπου 370 έτη φωτός από τη Γη. Αυτή η μελέτη πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας αρχειακές εικόνες στη ζώνη εγγύς υπέρυθρων που λήφθηκε από το όργανο Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) στο Very Large Telescope (VLT) του ESO και το Near-Infrared Coronagraphic Imager στο Gemini South Telescope .
Χρησιμοποιώντας αυτά τα όργανα, η ομάδα έκανε την πρώτη ισχυρή ανίχνευση ενός νεαρού πλανήτη (PDS 70b) σε τροχιά γύρω από ένα κενό στον πρωτοπλανητικό δίσκο του αστεριού του και βρίσκεται περίπου τρία δισεκατομμύρια χλμ (1,86 δισεκατομμύρια μίλια) από το κεντρικό αστέρι του - περίπου την ίδια απόσταση μεταξύ του Ουρανού και ο Ήλιος Στη δεύτερη μελέτη, με επικεφαλής τον Andre Muller (επίσης από το MPIA), η ομάδα περιγράφει πώς χρησιμοποίησαν το όργανο SPHERE για τη μέτρηση της φωτεινότητας του πλανήτη σε διαφορετικά μήκη κύματος.
Από αυτό, μπόρεσαν να προσδιορίσουν ότι το PDS 70b είναι ένας γίγαντας αερίου που έχει περίπου εννέα μάζες του Δία και μια επιφανειακή θερμοκρασία περίπου 1000 ° C (1832 ° F), καθιστώντας το ιδιαίτερα «Hot Super-Jupiter». Ο πλανήτης πρέπει να είναι νεότερος από το αστέρι του ξενιστή του και πιθανότατα εξακολουθεί να αναπτύσσεται. Τα δεδομένα έδειξαν επίσης ότι ο πλανήτης περιβάλλεται από σύννεφα που αλλάζουν την ακτινοβολία που εκπέμπεται από τον πλανητικό πυρήνα και την ατμόσφαιρά του.
Χάρη στα προηγμένα εργαλεία που χρησιμοποιήθηκαν, η ομάδα κατάφερε επίσης να αποκτήσει μια εικόνα του πλανήτη και του συστήματός του. Όπως μπορείτε να δείτε από την εικόνα (δημοσιεύτηκε στην κορυφή) και το παρακάτω βίντεο, ο πλανήτης είναι ορατός ως φωτεινό σημείο στα δεξιά του μαυρισμένου κέντρου της εικόνας. Αυτή η σκοτεινή περιοχή οφείλεται σε ένα κορογκράφα, το οποίο εμποδίζει το φως από το αστέρι, ώστε η ομάδα να μπορεί να ανιχνεύσει τον πολύ πιο αμυδρά σύντροφο.
Όπως εξήγησε ο Miriam Keppler, μεταδιδακτορικός φοιτητής στο MPIA, σε πρόσφατη δήλωση τύπου του ESO:
«Αυτοί οι δίσκοι γύρω από νεαρά αστέρια είναι οι τόποι γέννησης των πλανητών, αλλά μέχρι στιγμής μόνο λίγες παρατηρήσεις έχουν εντοπίσει υπαινιγμούς πλανητών μωρών σε αυτούς. Το πρόβλημα είναι ότι μέχρι τώρα, οι περισσότεροι από αυτούς τους υποψήφιους πλανήτες θα μπορούσαν απλώς να ήταν χαρακτηριστικά στο δίσκο. "
Εκτός από τον εντοπισμό του νέου πλανήτη, οι ερευνητικές ομάδες σημείωσαν επίσης ότι έχει σμιλεύσει τον πρωτοπλανητικό δίσκο σε τροχιά γύρω από το αστέρι. Ουσιαστικά, η τροχιά του πλανήτη έχει εντοπίσει μια τεράστια τρύπα στο κέντρο του δίσκου αφού συσσωρεύσει υλικό από αυτόν. Αυτό σημαίνει ότι το PDS 70 b βρίσκεται ακόμη κοντά στην περιοχή γέννησής του, είναι πιθανό να εξακολουθεί να συσσωρεύει υλικό και θα συνεχίσει να μεγαλώνει και να αλλάζει.
Για δεκαετίες, οι αστρονόμοι γνώριζαν αυτά τα κενά στον πρωτοπλανητικό δίσκο και εικάστηκαν ότι δημιουργήθηκαν από έναν πλανήτη. Τώρα, έχουν τελικά τα στοιχεία να υποστηρίξουν αυτήν τη θεωρία. Όπως εξήγησε ο André Müller:
“Τα αποτελέσματα του Keppler μας δίνουν ένα νέο παράθυρο στα πολύπλοκα και κακώς κατανοητά πρώτα στάδια της πλανητικής εξέλιξης. Χρειαζόμασταν να παρατηρήσουμε έναν πλανήτη στο δίσκο ενός νεαρού αστεριού για να κατανοήσουμε πραγματικά τις διαδικασίες πίσω από τον σχηματισμό του πλανήτη.“
Αυτές οι μελέτες θα ωφελήσουν τους αστρονόμους, ειδικά όταν πρόκειται για θεωρητικά μοντέλα σχηματισμού και εξέλιξης του πλανήτη. Με τον προσδιορισμό των ατμοσφαιρικών και φυσικών ιδιοτήτων του πλανήτη, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να δοκιμάσουν βασικές πτυχές της υπόθεσης των νεφελωμάτων. Η ανακάλυψη αυτού του νέου πλανήτη με τη σκόνη δεν θα ήταν αν όχι για τις δυνατότητες του οργάνου SPHERE του ESO.
Αυτό το όργανο μελετά εξωπλανήτες και δίσκους γύρω από κοντινά αστέρια χρησιμοποιώντας μια τεχνική γνωστή ως απεικόνιση υψηλής αντίθεσης, αλλά επίσης βασίζεται σε προηγμένες στρατηγικές και τεχνικές επεξεργασίας δεδομένων. Εκτός από το μπλοκάρισμα του φωτός από ένα αστέρι με μια στεφάνη, το SPHERE είναι σε θέση να φιλτράρει τα σήματα των αχνών πλανητικών συντρόφων γύρω από φωτεινά νεαρά αστέρια σε πολλαπλά μήκη κύματος και εποχές.
Όπως δήλωσε ο καθηγητής Thomas Henning - ο διευθυντής της MPIA, ο Γερμανός συν-ερευνητής του οργάνου SPHERE και ένας ανώτερος συγγραφέας για τις δύο μελέτες - σε πρόσφατο δελτίο τύπου MPIA:
«Μετά από δέκα χρόνια ανάπτυξης νέων ισχυρών αστρονομικών οργάνων όπως το SPHERE, αυτή η ανακάλυψη μας δείχνει ότι είμαστε επιτέλους σε θέση να βρούμε και να μελετήσουμε πλανήτες τη στιγμή του σχηματισμού τους. Αυτή είναι η εκπλήρωση ενός πολύτιμου ονείρου. "
Οι μελλοντικές παρατηρήσεις αυτού του συστήματος θα επιτρέψουν επίσης στους αστρονόμους να δοκιμάσουν άλλες πτυχές των μοντέλων σχηματισμού πλανητών και να μάθουν για την πρώιμη ιστορία των πλανητικών συστημάτων. Αυτά τα δεδομένα θα συμβάλουν επίσης πολύ στον καθορισμό του τρόπου με τον οποίο το δικό μας Ηλιακό Σύστημα σχηματίστηκε και εξελίχθηκε κατά την πρώιμη ιστορία του.
