370 έτη φωτός μακριά μας, ένα ηλιακό σύστημα κατασκευάζει πλανήτες μωρών. Το αστέρι στο κέντρο όλων είναι νεαρό, μόλις 6 εκατομμυρίων ετών. Και τα μωρά του είναι δύο τεράστιοι πλανήτες, πιθανώς και οι δύο γίγαντες αερίου, που θηλάζουν με αέρια ύλη από τον περιφερειακό δίσκο του αστεριού.
Το κεντρικό αστέρι σε αυτό το σύστημα ονομάζεται PDS 70. Το PDS 70 είναι λίγο μικρότερο και λιγότερο ογκώδες από τον Ήλιο μας, και εξακολουθεί να αυξάνει την ίδια την ύλη. Αυτό το νεαρό αστέρι είναι ένα αστέρι T Tauri, που ουσιαστικά σημαίνει ότι είναι πολύ μικρά και μόλις ξεκινούν τη ζωή. Επειδή είναι τόσο νέος, οι πλανήτες βρίσκονται ακόμη στη διαδικασία σχηματισμού σε τροχιά γύρω από αυτό. Και βλέποντας τους νεογέννητους πλανήτες να σχηματίζονται είναι κάτι που οι αστρονόμοι αρχίζουν τώρα να γίνονται καλοί.
"Αυτή είναι η πρώτη σαφής ανίχνευση ενός συστήματος δύο πλανητών που χαράζει ένα κενό δίσκου."
Julien Girard, Ινστιτούτο Διαστημικών Τηλεσκοπίων.
Αυτό που κάνει τις εικόνες αυτών των νέων, ακόμα σχηματιζόμενων πλανητών ενδιαφέρουσες είναι ότι αποτελούν στοιχεία που υποστηρίζουν τη μακροχρόνια θεωρία μας για το πώς σχηματίζονται οι πλανήτες σε νεαρά ηλιακά συστήματα. Αυτή η θεωρία ονομάζεται Nebular Hypothesis και έχει περάσει εδώ και δεκαετίες, αλλά χωρίς τις παρατηρητικές ενδείξεις να την υποστηρίξει.
Η νεφρική υπόθεση
Τα αστέρια σχηματίζονται από τεράστια σύννεφα κυρίως υδρογόνου που ονομάζονται μοριακά σύννεφα. Τα μοριακά σύννεφα είναι βαρυτικά ασταθή και το αέριο τείνει να συσσωρεύεται μεταξύ τους. Τελικά, μία από αυτές τις συστάδες ξεκινά το χιονοστιβάδα και γίνεται όλο και μεγαλύτερο. Καθώς το κάνει αυτό, το σύννεφο ισοπεδώνεται σαν τηγανίτα και αρχίζει να περιστρέφεται και όταν το κεντρικό σμήνος γίνεται αρκετά πυκνό, αναφλέγεται σε σύντηξη και γεννιέται ένα αστέρι. Πολλά αστέρια βρίσκονται σε δυαδικά συστήματα, όταν σχηματίζονται δύο αστέρια από το μοριακό νέφος.
Αλλά το αστέρι στο κέντρο δεν είναι η μόνη συστάδα. Άλλες, μικρότερες συστάδες σχηματίζονται στο περιστρεφόμενο αέριο και μπορούν να σχηματιστούν σε πλανήτες. Μερικοί από τους αέριους πλανήτες, όπως ο Δίας και ο Κρόνος στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα, μπορούν να γίνουν πολύ μεγάλοι. (Οι αστρονόμοι αναφέρουν μερικές φορές τον Δία και τον Κρόνο ως «αποτυχημένα αστέρια» επειδή ήταν στο δρόμο τους να γίνουν αστέρια αλλά δεν μπορούσαν να φτάσουν εκεί.)
Αν μπορούσατε να παγώσετε τη διαδικασία εκεί, θα δείτε ένα νεαρό αστέρι στο κέντρο ενός επίπεδου, περιστρεφόμενου νέφους αερίου. Αλλά στο αέριο θα δείτε κενά σε σχήμα δακτυλίου, όπου οι πλανήτες απασχολούνται να σκουπίζουν το υλικό και να γίνονται, καλά, πλανήτες. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται αύξηση. Και δεν είναι πλέον μοριακό σύννεφο, τώρα ονομάζεται "πρωτοπλανητικός δίσκος", επειδή είναι σχήμα δίσκου και σχηματίζονται πρωτοπλάτες.
Και αυτό ακριβώς βλέπουν οι αστρονόμοι.
Βλέποντας τους Πραγματικούς Πλανήτες
Αυτό που είναι ωραίο για αυτές τις νέες εικόνες είναι ότι δεν μπορούμε μόνο να δούμε τα κενά και τους δακτυλίους που σηματοδοτούν την παρουσία ενός πλανήτη, αλλά και τους ίδιους τους πραγματικούς πλανήτες. Και είναι μόνο η δεύτερη φορά που έχουμε δει σίγουρα ένα σύστημα δύο πλανητών που κάνει κενά στο δίσκο. (Ένα σύστημα τεσσάρων πλανητών που ονομάζεται HR 8799 απεικονίστηκε το 2008.)
«Ήμασταν πολύ έκπληκτοι όταν βρήκαμε τον δεύτερο πλανήτη».
Sebastiaan Haffert, επικεφαλής συγγραφέας, Παρατηρητήριο του Λάιντεν.
«Αυτή είναι η πρώτη σαφής ανίχνευση ενός συστήματος δύο πλανητών που χαράζει ένα κενό δίσκου», δήλωσε η Julien Girard του Επιστημονικού Ινστιτούτου Διαστημικού Τηλεσκοπίου στη Βαλτιμόρη, Μέρυλαντ.
Σε αυτήν τη νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο τεύχος της 3ης Ιουνίου του Nature Astronomy, η ομάδα των αστρονόμων χρησιμοποίησε το φασματογράφο MUSE στο πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου (VLT).
Το να βλέπεις μέσα σε έναν πρωτοπλανητικό δίσκο είναι δύσκολο έργο. Όχι μόνο το αστέρι είναι πραγματικά φωτεινό, κυριαρχεί στην εικόνα, αλλά όλο το αέριο και η σκόνη στο δίσκο μπορούν να εμποδίσουν το φως που προέρχεται από τους πλανήτες που σχηματίζουν. Το όργανο MUSE έχει τη δύναμη να κλειδώνει στο φως που εκπέμπεται από το υδρογόνο στο σύννεφο, το οποίο είναι ένα σημάδι του υδρογόνου που αυξάνεται σε πλανήτες που σχηματίζουν ακίνητο.
«Ήμασταν πολύ έκπληκτοι όταν βρήκαμε τον δεύτερο πλανήτη», δήλωσε ο Sebastiaan Haffert του Παρατηρητηρίου Leiden, επικεφαλής συγγραφέας στο χαρτί.
«Με εγκαταστάσεις όπως ALMA, Hubble ή μεγάλα επίγεια οπτικά τηλεσκόπια με προσαρμοστικά οπτικά, βλέπουμε δίσκους με δακτυλίους και κενά παντού. Η ανοιχτή ερώτηση ήταν, υπάρχουν πλανήτες εκεί; Σε αυτήν την περίπτωση, η απάντηση είναι ναι », εξήγησε ο Girard.
Αυτό που εντόπισε η ομάδα ήταν ένας πλανήτης που ονομάζεται PDS 70c. (Ένας άλλος πλανήτης στο ίδιο σύστημα, που ονομάζεται PDS 70b, εντοπίστηκε για πρώτη φορά περίπου πριν από ένα χρόνο.)
Ο νέος πλανήτης, PDS 70c, βρίσκεται κοντά στο εξωτερικό άκρο του δίσκου και απέχει περίπου 3,3 δισεκατομμύρια μίλια από το αστέρι. Αυτή είναι περίπου η ίδια απόσταση με τον Ποσειδώνα από τον Ήλιο. Οι αστρονόμοι έχουν μόνο προκαταρκτικές εκτιμήσεις για τη μάζα του πλανήτη, αλλά εκτιμούν ότι το PDS 70c είναι μεταξύ 1 και 10 φορές μεγαλύτερο από το Δία.
Ο πλανήτης που ανακαλύφθηκε προηγουμένως, PDS 70b, απέχει περίπου 2 δισεκατομμύρια μίλια από το αστέρι, περίπου το ίδιο με τον Ουρανό στο Ηλιακό μας Σύστημα. Η μάζα είναι μεταξύ 4 και 17 φορές της μάζας του Δία.
Τώρα περιμένουμε. Για το τηλεσκόπιο James Webb
Η λήψη αυτών των νέων εξωπλανητών είναι ένα ευτυχές ατύχημα για το φασματογράφο MUSE. Το όργανο αναπτύχθηκε αρχικά για να μελετήσει γαλαξίες και συστάδες αστεριών. Αλλά όπως αποδεικνύεται, είναι καλό να εντοπίζετε εξωπλανήτες κατά τη διαδικασία σχηματισμού. Και αυτό το ατύχημα βοήθησε τη μετατόπιση της νεφελώδους υπόθεσης από την υπόθεση στην αποδεκτή θεωρία.
«Αυτός ο νέος τρόπος παρατήρησης αναπτύχθηκε για να μελετήσει γαλαξίες και συστάδες αστεριών σε υψηλότερη χωρική ανάλυση. Αλλά αυτή η νέα λειτουργία το καθιστά επίσης κατάλληλο για απεικόνιση εξωπλανήτη, η οποία δεν ήταν η αρχική επιστημονική εφαρμογή για το όργανο MUSE », δήλωσε ο Haffert.
Στο μέλλον, (το μέλλον που συνεχίζει να καθυστερεί), το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) θα προωθήσει τη μελέτη νέων πλανητών που σχηματίζονται σε αυτούς τους δίσκους. Μόλις τελειώσει η ατελείωτη αναμονή για αυτό το προηγμένο διαστημικό τηλεσκόπιο, η ισχύς του θα επιτρέψει στους αστρονόμους να μηδενιστούν σε πολύ συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός που εκπέμπονται από την αύξηση του υδρογόνου.
Αυτό σημαίνει ότι οι επιστήμονες θα είναι σε θέση να μετρήσουν τη θερμοκρασία του αερίου υδρογόνου στο δίσκο, καθώς και την πυκνότητά του. Η γνώση και των δύο αυτών πραγμάτων θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε πραγματικά πώς σχηματίζονται οι γιγαντιαίοι πλανήτες αερίου.
Αλλά προς το παρόν, τουλάχιστον έχουμε εικόνες των πλανητών, και όταν οι αστρονόμοι κοιτάζουν έξω στον γαλαξία και βλέπουν αυτά τα νεαρά αστέρια και τα κενά στους δίσκους, μπορούν να είναι σίγουροι ότι υπάρχουν πράγματι πλανήτες εκεί.
