Астрономи знайшли суперюпітер, який перебуває в процесі формування

Команда астрономов, среди которых исследователи из Университета Аризоны, обнаружила огромную планету, находящуюся на стадии формирования. Это стало первой подобной находкой в истории астрономии. Теперь ученые имеют возможность наблюдать за диском пыли и газа, окружающим молодую звезду-хозяйку.

Дослідження, яке опубліковане у випуску Nature Astronomy від 4 квітня, містить докази на користь давно обговорюваної альтернативної теорії формування планет типу Юпітера: через "інтенсивний і жорстокий" розрив протопланетного диска.

Суперюпітер, який тільки формується. УявленняОсновна теорія, що пояснює утворення гігантських газових планет, має назву "акреція ядра". Це висхідний процес, у рамках якого планети, оточені диском із газу і твердих частинок, перетворюються на великі об'єкти.

Об'єднання відбувається завдяки тяжінню і зіткненням великих і дрібних каменів. Дрібні об'єкти з'єднуються один з одним, зокрема під дією гравітації центрального світила. Потім початкове ядро повільно накопичує газ.

На противагу цьому, "дискова нестабільність" являє собою спадний процес, коли масивний газовий протопланетний диск остигає і швидко розпадається на один або кілька фрагментів планетної маси під впливом гравітації.

Відстань між Землею і AB Aurigae становить 505 світлових років. Ця зірка досить молода, її вік оцінюють приблизно у 2 мільйони років, що відповідає віку Сонячної системи на момент формування Землі.

Нещодавно виявлена планета, що отримала назву AB Aurigae b, імовірно, має масу, що перевищує масу Юпітера в 9 разів, і обертається навколо своєї зірки на величезній відстані в 13 мільярдів кілометрів, що приблизно вдвічі більше, ніж відстань між Сонцем і Плутоном.

Автори дослідження зазначають, що на такій відстані об'єкт навряд чи міг утворитися внаслідок акреції ядра, і його походження краще пояснити розпадом протопланетного диска AB Aurigae.

AB Aurigae

Міжнародна група дослідників під керівництвом фахівців із Національної астрономічної обсерваторії Японії (Subaru Telescope), Токійського університету та Японського центру астробіології використовувала систему екстремальної адаптивної оптики телескопа Subaru Telescope у поєднанні з інфрачервоним спектрографом CHARIS, камерою видимого діапазону VAMPIRES та космічним телескопом Габбл.

Аналіз об'єднав дані двох інструментів Габбла - космічного телескопа із зображувальним спектрографом, камерою ближнього інфрачервоного діапазону і багатооб'єктним спектрометром - з даними спеціального приладу телескопа Субару для вивчення екзопланет, SCExAO.

Велика кількість даних, отриманих від космічних і наземних телескопів, виявилася надзвичайно важливою, оскільки відрізнити молоді планети від складних дискових об'єктів, що мімікрують під планети, є вельми складним завданням.

Астрономічна локація AB Aurigae

Протопланетні диски, що оточують зірки, не є однорідними безбарвними областями - у них можуть бути порожнини, розриви і зони з різною щільністю, що утворюють спіральні хвилі. Виявлення таких особливостей вимагає складних методів та інструментів, наприклад, коронографів, насадок для телескопів, що блокують зоряні відблиски, і просунутих алгоритмів обробки зображень.

Дослідники з Арізони впоралися з головним завданням дослідження: виявити відмінності між реальними планетами і структурними особливостями, що виникають через спотворення, ушкодження або зміни форми диска, а також артефактів, які залишилися після обробки зображень.

Допомогу надала і сама природа - масивний диск пилу і газу, що обертається навколо AB Aurigae, був майже перпендикулярний до Землі.

Головний автор дослідження, астрофізик Тейн Каррі, відзначає важливу роль довгожителя Габбла у визначенні орбіти протопланети. Спочатку він був скептично налаштований щодо того, що AB Aurigae b є планетою. Однак архівні дані від Хаббла разом із зображеннями від Субару допомогли змінити його точку зору.

"Ми не змогли помітити цей рух протягом двох років, - каже він. - Поєднання даних від Хаббла і Субару надало часову базу в 13 років, що було достатнім для виявлення орбітального руху."

Астрофізик Гленн Шнайдер зазначає, що поєднання інструментів Габбла для видимого світла та інфрачервоного діапазону, обладнаних коронографами, дало змогу отримати необхідні результати.

"Новий, оптимально розроблений знімок STIS однозначно розділив світло, що випромінюється диском і планетою, від фонового "шуму" залишкового зоряного світла, створивши зображення високої точності видимого світла, - пояснює він. - NICMOS зі значно поліпшеною обробкою даних ближнього інфрачервоного діапазону, отриманих 13 років тому, надав нам тимчасову базу, необхідну для дослідження руху планет у диску."

Система формування зображень екзопланет SCExAO телескопа Субару допомогла команді розрізнити протопланету, приховану в диску, від малої структурної особливості в самому диску.

"Екстремальна адаптивна оптика телескопа Субару витягла зображення AB Aur b з яскравого структурованого диска, що оточує зірку, що дало змогу нашим інфрачервоним інструментам підтвердити його характер", - додає Олів'є Гіон, астроном з обсерваторії Стюарт та професор коледжу оптичних наук університету Арізони, який також є головним дослідником інструменту SCExAO.

AB Aurigae. Зображення Hubble

Фото: NASA
AB Aurigae. Зображення Hubble

 

Кевін Вагнер, науковий співробітник НАСА Габбл/Саган в обсерваторії Стюарт, зіграв важливу роль у розгадуванні структур диска, що маскуються під планети, і в наданні переконливих доказів присутності гігантської планети.

"Спіральні особливості, які ми спостерігали в цьому диску, - це саме те, що ми б очікували побачити, якщо поруч із цими пиловими структурами присутня планета масою, яку можна порівняти з Юпітером або більше, - зазначає Вагнер. - Масивна планета повинна впливати на них точно таким чином, як ми бачимо тут."

Згідно з Каррі, внесок команди Університету Арізони був украй значущим для цієї роботи, що розкриває нові грані розуміння різноманітних механізмів формування планет.

"Перш ніж ми дійшли висновку, що це дійсно планета, треба було зібрати докази із Землі і з космосу", - зазначив астрофізик. Розуміння процесів формування планет типу Юпітера на ранніх етапах надає астрономам додатковий контекст для вивчення історії нашої Сонячної системи. Це відкриття вказує напрямок для майбутніх досліджень хімічного складу протопланетних дисків, аналогічних AB Aurigae.

Поділитися:

Написати коментар