Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν, για πρώτη φορά, φεγγάρια που σχηματίζονται στο δίσκο των συντριμμιών γύρω από έναν μεγάλο εξωπλανήτη. Οι αστρονόμοι υποπτεύονται εδώ και πολύ καιρό ότι έτσι μεγαλώνουν οι πλανήτες –όπως ο Δίας στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα– τα φεγγάρια τους. Όλα συμβαίνουν γύρω από ένα πολύ νεαρό αστέρι με το όνομα PDS 70, περίπου 370 έτη φωτός μακριά στον αστερισμό του Κενταύρου.
«Για πρώτη φορά, μπορούμε να δούμε οριστικά τα ενδεικτικά σημάδια ενός περιφερειακού δίσκου…»
Andrea Isella, επικεφαλής συγγραφέας, Πανεπιστήμιο Ράις
Η αποδεκτή θεωρία για το πώς σχηματίζονται οι πλανήτες ονομάζεται νεφελώδης υπόθεση. Όλα ξεκινούν με το σχηματισμό ενός άστρου σε ένα τεράστιο νέφος αερίου που ονομάζεται γιγαντιαίο μοριακό σύννεφο (GMC). Καθώς σχηματίζεται το αστέρι, το σύννεφο διαμορφώνεται σε έναν περιστρεφόμενο πεπλατυσμένο δίσκο αερίου και σκόνης που ονομάζεται πρωτοπλανητικός δίσκος ή περιστασιακός δίσκος. Η ύλη αρχίζει να συγκεντρώνεται σε συστάδες σε αυτόν τον δίσκο και αυτές οι συστάδες μετατρέπονται σε πλανήτες.
Εάν η μάζα ενός πλανήτη που σχηματίζεται στο δίσκο μεγαλώνει περισσότερο από περίπου 10 μάζες της Γης, κάτι άλλο συμβαίνει. Λόγω της μάζας του, αυτός ο πλανήτης ανοίγει ένα κενό στον πρωτοπλανητικό δίσκο. Καθώς το υλικό περνάει από αυτό το κενό, μπορεί να φτάσει αρκετά κοντά στον πλανήτη ώστε η βαρύτητα του πλανήτη να κυριαρχεί στη βαρύτητα του αστεριού του ξενιστή. Αυτό το υλικό στη συνέχεια παγιδεύεται σε έναν περιφερειακό δίσκο (CPD) που περιστρέφεται γύρω από τον πλανήτη, όπως ένας δίσκος μέσα σε έναν δίσκο.
Μεγάλο μέρος του υλικού μέσα σε έναν περιφερειακό δίσκο συσσωρεύεται στον πλανήτη που σχηματίζει. Αλλά όχι όλα. Οι ίδιες δυνάμεις που δημιούργησαν πλανήτες από τον περιστασιακό δίσκο πηγαίνουν στη δουλειά. Μπορούν να δημιουργήσουν φεγγάρια από το υλικό που περιστρέφεται στο δίσκο γύρω από τον πλανήτη.
Τώρα μια ομάδα αστρονόμων εντόπισε αυτόν τον περιφερειακό δίσκο, και φεγγάρια σχηματίζονταν για πρώτη φορά.
Ο κύριος συγγραφέας της μελέτης που περιγράφει αυτά τα ευρήματα είναι η Andrea Isella, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Rice στο Χιούστον του Τέξας. Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στις επιστολές The Astrophysical Journal και με τίτλο «Ανίχνευση εκπομπών συνεχούς υποβιλιομέτρου που συνδέονται με υποψήφιους πρωτοπλανήτες».
«Οι πλανήτες σχηματίζονται από δίσκους αερίου και σκόνης γύρω από τα αστέρια που σχηματίζονται πρόσφατα και εάν ένας πλανήτης είναι αρκετά μεγάλος, μπορεί να σχηματίσει τον δικό του δίσκο καθώς συγκεντρώνει υλικό στην τροχιά του γύρω από το αστέρι», δήλωσε η Isella. "Ο Δίας και τα φεγγάρια του είναι ένα μικρό πλανητικό σύστημα στο ηλιακό μας σύστημα, για παράδειγμα, και πιστεύεται ότι τα φεγγάρια του Δία σχηματίστηκαν από έναν πλανητικό δίσκο όταν ο Δίας ήταν πολύ νέος."
Όλα συμβαίνουν γύρω από το αστέρι PDS 70. Αυτό το αστέρι ήταν στις ειδήσεις πριν από ένα χρόνο, όταν οι αστρονόμοι κατέλαβαν την πρώτη εικόνα ενός νέου πλανήτη που δημιουργήθηκε σε έναν περιστασιακό δίσκο. Αυτός ο πλανήτης ονομάζεται PDS 70b. Αυτή η ανακάλυψη ήταν μεγάλη είδηση εκείνη την εποχή, για καλό λόγο.
Το PDS 70b δεν είναι ο μόνος πλανήτης που περιστρέφεται γύρω από το αστέρι. Υπάρχει ένας άλλος πλανήτης, PDS 70c, επίσης σε τροχιά, και είναι και οι δύο γίγαντες αερίου. Και οι δύο πλανήτες εντοπίστηκαν από το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου (ESL) σε οπτικά και υπέρυθρα. Η ζεστή λάμψη του υδρογόνου που συσσωρεύεται στο ζευγάρι των πλανητών είναι αυτό που τους έδωσε μακριά.
Η ομάδα συνδύασε τις παρατηρήσεις VLT με νέες ραδιοφωνικές παρατηρήσεις από το Atacama Large Millimeter / sub-Millimeter Array (ALMA.) Το αποτέλεσμα είναι πειστικές ενδείξεις ενός πρωτοπλανητικού δίσκου γύρω από το πιο άκρο του αστέρα, PDS 70c.
«Για πρώτη φορά, μπορούμε να δούμε καταληκτικά τα ενδεικτικά σημάδια ενός πλανητικού δίσκου, ο οποίος βοηθά στην υποστήριξη πολλών από τις τρέχουσες θεωρίες του σχηματισμού πλανητών», δήλωσε η Andrea Isella, επικεφαλής συγγραφέας.
«Συγκρίνοντας τις παρατηρήσεις μας με τις υπέρυθρες και οπτικές εικόνες υψηλής ανάλυσης, μπορούμε να δούμε ξεκάθαρα ότι μια κατά τα άλλα αινιγματική συγκέντρωση μικροσκοπικών σωματιδίων σκόνης είναι στην πραγματικότητα ένας δίσκος σκόνης πλανητών, το πρώτο τέτοιο χαρακτηριστικό που έχει παρατηρηθεί οριστικά», είπε. Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτή είναι επίσης η πρώτη φορά που ένας πλανήτης έχει δει σαφώς σε αυτές τις τρεις διαφορετικές ζώνες φωτός.
Απαντήθηκε μια ερώτηση, μια άλλη ερώτηση
Τα PDS 70b και c εμφανίζουν διαφορετικά χαρακτηριστικά και η ομάδα πίσω από αυτήν τη μελέτη δεν είναι ακριβώς σίγουρη τι σημαίνει αυτό.
"Τι είναι αυτό και τι σημαίνει για αυτό το πλανητικό σύστημα δεν είναι ακόμη γνωστό."
Andrea Isella, επικεφαλής συγγραφέας, Πανεπιστήμιο Ράις
Το PDS 70c, το πιο απομακρυσμένο αστέρι του ζευγαριού, απέχει τόσο πολύ από το αστέρι του όσο και ο Ποσειδώνας από τον Ήλιο. Βρίσκεται στην ίδια ακριβώς θέση με έναν προφανή κόμπο σκόνης που φαίνεται στα δεδομένα ALMA. Δεδομένου ότι αυτός ο πλανήτης λάμπει τόσο έντονα στις υπέρυθρες ζώνες και τις ζώνες φωτός του υδρογόνου, οι αστρονόμοι μπορούν πειστικά να πει ότι ένας πλήρως σχηματισμένος πλανήτης βρίσκεται ήδη σε τροχιά εκεί. Οι φωτεινές ζώνες υπερύθρων και υδρογόνου δείχνουν ότι το κοντινό αέριο εξακολουθεί να περνάει στην επιφάνεια του πλανήτη, ολοκληρώνοντας την ώθηση της ανάπτυξης των εφήβων.
Οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι το PDS 70c είναι περίπου 1 έως 10 φορές τη μάζα του Δία. «Εάν ο πλανήτης βρίσκεται στο μεγαλύτερο άκρο αυτής της εκτίμησης, είναι πολύ πιθανό να υπάρχουν φεγγάρια σε μέγεθος πλανήτη γύρω από αυτόν», σημείωσε η Isella.
Αλλά το PDS 70b έχει κάτι άλλο. Αυτοί οι πλανήτες, που βρίσκονται περίπου στην ίδια απόσταση από το αστέρι του με τον Ουρανό από τον Ήλιο, έχουν μια μάζα σκόνης πίσω από αυτό σαν ουρά. Και οι αστρονόμοι δεν είναι σίγουροι πώς ταιριάζει.
«Τι είναι αυτό και τι σημαίνει για αυτό το πλανητικό σύστημα δεν είναι ακόμη γνωστό», δήλωσε η Isella. "Το μόνο αποφασιστικό πράγμα που μπορούμε να πούμε είναι ότι είναι αρκετά μακριά από τον πλανήτη για να είναι ένα ανεξάρτητο χαρακτηριστικό."
Οι αστρονόμοι είναι αρκετά σίγουροι ότι η διαδικασία που μπορούν να δουν να παίζουν γύρω από το PDS 70c είναι η ίδια διαδικασία που λειτούργησε για να δημιουργήσει τα φεγγάρια του Δία. Αξίζει να σημειωθεί, ωστόσο, ότι ο άλλος γίγαντας φυσικού αερίου του ηλιακού μας συστήματος διαφέρει από τον Δία. Τα φεγγάρια του Κρόνου δημιουργήθηκαν πιθανώς ως αποτέλεσμα ενός περιφερειακού δίσκου, αλλά οι παγωμένοι δακτύλιοι του πιθανότατα δημιουργήθηκαν από κομήτες και άλλα βραχώδη σώματα που συντρίβονται μεταξύ τους.
Αυτά τα εξωπλανητικά συστήματα είναι εξαιρετικά δύσκολο να παρατηρηθούν σε οπτικό και υπέρυθρο φως. Η ενέργεια από το άστρο σε αυτά τα μέρη του φάσματος πνίγει το φως από τους πλανήτες. Όχι όμως για την ALMA.
Η ALMA εστιάζει στα ραδιοκύματα και τα αστέρια εκπέμπουν μόνο ραδιοκύματα ασθενώς. Η ομάδα λέει ότι μπορούν να συνεχίσουν να παρατηρούν το σύστημα PDS 70 με το ALMA για παρακολούθηση καθώς αλλάζει και αναπτύσσεται.
«Αυτό σημαίνει ότι θα είμαστε σε θέση να επιστρέψουμε σε αυτό το σύστημα σε διαφορετικές χρονικές περιόδους και πιο εύκολα να χαρτογραφήσουμε την τροχιά των πλανητών και τη συγκέντρωση σκόνης στο σύστημα», κατέληξε η Isella. "Αυτό θα μας δώσει μοναδικές γνώσεις για τις τροχιακές ιδιότητες των ηλιακών συστημάτων στα πρώτα στάδια ανάπτυξής τους."
Η ανακάλυψη αυτού του διαπλανητικού δίσκου και τα πιθανά φεγγάρια που σχηματίζονται σε αυτό είναι από μόνα τους ενδιαφέροντα, αλλά ο τρόπος με τον οποίο η ομάδα βρήκε τον δίσκο είναι επίσης πολλά υποσχόμενος για το μέλλον. Ενώ έχουν βρεθεί άλλοι, αυτή η μελέτη είναι η πιο πειστική.
"Υπάρχουν μια χούφτα υποψήφιων πλανητών που έχουν εντοπιστεί σε δίσκους, αλλά αυτό είναι ένα πολύ νέο πεδίο, και όλα αυτά συζητούνται ακόμη", δήλωσε η Isella. "(PDS 70 b και PDS 70 c) είναι από τα πιο ισχυρά, επειδή υπήρξαν ανεξάρτητες παρατηρήσεις με διαφορετικά όργανα και τεχνικές."
Στο συμπέρασμα της εργασίας τους, οι συγγραφείς λένε: «Υποστηρίζουμε ότι οι οπτικές, NIR και (υπο) χιλιοστομετρικές παρατηρήσεις είναι εξαιρετικά συμπληρωματικές επειδή διερευνούν διαφορετικές πτυχές των διαδικασιών αύξησης του πλανήτη και επηρεάζονται από διαφορετικά συστηματικά σφάλματα». Σημειώνουν επίσης ότι μόνο η ALMA δεν μπορεί να κάνει τη δουλειά. Συνδυάζοντας τις διαφορετικές παρατηρήσεις που έχουν ανοίξει αυτούς τους εξωπλανήτες και τους δίσκους τους σε μια πιο λεπτομερή μελέτη.
Από τη μελέτη: «Καθώς το ALMA και τα υπάρχοντα οπτικά τηλεσκόπια φτάνουν στις πλήρεις δυνατότητες απεικόνισής τους, οι προσεχείς παρατηρήσεις κοντινών περιστατικών δίσκων που χαρακτηρίζονται από κοιλότητες και κενά όπως αυτά που παρατηρούνται στο PDS 70 ενδέχεται να αποκαλύψουν περισσότερους νεογέννητους πλανήτες που αλληλεπιδρούν με τον γενέθλιο δίσκο τους. Τέτοιες παρατηρήσεις είναι θεμελιώδεις για τη διερεύνηση των διαδικασιών που είναι υπεύθυνες για τον σχηματισμό πλανητικών συστημάτων. "
Πηγές:
- Δελτίο Τύπου: Ο πλανητικός δίσκος «που σχηματίζει φεγγάρι» ανακαλύφθηκε σε απομακρυσμένο σύστημα αστεριών
- Δελτίο Τύπου: Ο δίσκος που σχηματίζει φεγγάρι ανακαλύφθηκε γύρω από τον μακρινό πλανήτη
- Ερευνητικό έγγραφο: Ανίχνευση εκπομπών Continuum Submillimeter που σχετίζεται με υποψήφιους πρωτοπλανήτες
