|
Неуловимая планета рисует спиральные рукава вокруг звезды
|
|
|
|
На изображениях Млечного Пути виден извилистый узор из спиральных «рук», заполненных звездами, простирающимися наружу от центра. Подобные закономерности наблюдались в вихревых облаках газа и пыли, окружающих некоторые молодые звезды — формирующиеся планетарные системы. Эти так называемые протопланетные диски, которые являются местами рождения молодых планет, представляют интерес для ученых, потому что они позволяют взглянуть на то, как могла выглядеть Солнечная система в ее младенчестве, и на то, как планеты могут формироваться в целом. Ученые давно думали, что спиральные рукава в этих дисках могут быть вызваны зарождающимися планетами, но до сих пор ничего не было обнаружено.
|
|
|
|
В статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, исследователи Университета Аризоны сообщают об открытии гигантской экзопланеты, получившей название MWC 758c, которая может генерировать спиральные рукава в своей молодой планетной системе. Астрономы также предлагают варианты того, почему ученые изо всех сил пытались найти эту планету в прошлом, а также то, как их методы могут применяться для обнаружения других скрытых планет в подобных обстоятельствах. «Наше исследование выдвигает убедительные доказательства того, что эти спиральные рукава вызваны планетами-гигантами», — сказал Кевин Вагнер, ведущий автор статьи и научный сотрудник обсерватории Стюарда Аризонского университета. «А с новым космическим телескопом Джеймса Уэбба мы сможем дополнительно проверить и поддержать эту идею, ища больше планет, таких как MWC 758c».
|
|
|
Звезда планеты находится примерно в 500 световых годах от Земли, и ей всего несколько миллионов лет — эмбрион по сравнению с нашим собственным солнцем, возраст которого составляет 4,6 миллиарда лет. Следовательно, в системе все еще есть протопланетный диск, поскольку вращающиеся обломки либо выбрасываются из системы, либо поглощаются звездой, либо формируются в планеты, луны, астероиды и кометы примерно через 10 миллионов лет. Заметный спиральный узор в обломках этой системы был впервые обнаружен в 2013 году, и астрономы быстро указали на связь с теоретическим моделированием формирования планет-гигантов. «Я думаю об этой системе как об аналогии того, как наша собственная солнечная система выглядела бы менее чем на 1% своей жизни», — сказал Вагнер. «Юпитер, будучи планетой-гигантом, также, вероятно, взаимодействовал с нашим собственным диском и гравитационно вылепил его миллиарды лет назад, что в конечном итоге привело к формированию Земли».
|
|
|
|
Астрономы получили изображения большинства протопланетных дисков в звездных системах, которые видны с помощью современных телескопов. Из примерно 30 идентифицированных дисков около трети имеют спиральные рукава — заметные завихрения внутри частиц газа и пыли диска. «Спиральные рукава могут обеспечить обратную связь о самом процессе формирования планеты», — сказал Вагнер. «Наше наблюдение за этой новой планетой еще раз подтверждает идею о том, что планеты-гиганты формируются на ранней стадии, накапливая массу из среды своего рождения, а затем гравитационно изменяют последующую среду для формирования других, меньших планет».
|
|
|
|
Спиральные рукава генерируются из-за гравитационного притяжения орбитального компаньона к материалу, вращающемуся вокруг звезды. Другими словами, ожидалось, что присутствие массивного компаньона, такого как планета-гигант, вызовет спиральный узор на диске. Однако предыдущие попытки обнаружить ответственную планету оказались тщетными — до сих пор. «Это был открытый вопрос, почему мы до сих пор не видели ни одну из этих планет», — сказал Вагнер. «Большинство моделей формирования планет предполагают, что планеты-гиганты должны быть очень яркими вскоре после их образования, и такие планеты уже должны были быть обнаружены».
|
|
|
|
Исследователи, наконец, смогли обнаружить MWC 758c с помощью интерферометра большого бинокулярного телескопа, или LBTI, инструмента, построенного в Аризоне, соединяющего два 8,4-метровых основных зеркала телескопа, которые могут наблюдать на более длинных волнах в среднем инфракрасном диапазоне, в отличие от большинства других. инструменты, используемые для наблюдения за экзопланетами на более коротких или более голубых волнах. По словам Стива Эртеля, соавтора статьи и ведущего специалиста по приборам LBTI, у прибора есть камера, которая может обнаруживать инфракрасный свет аналогично космическому телескопу Джеймса Уэбба НАСА или JWST.
|
|
|
|
Несмотря на то, что масса экзопланеты оценивается как минимум в два раза больше массы Юпитера, она была невидима для других телескопов из-за неожиданного красного цвета — «самой красной» планеты из когда-либо обнаруженных, сказал Эртель. Более длинные и красные волны труднее обнаружить, чем более короткие, из-за теплового свечения атмосферы Земли и самого телескопа. LBTI является одним из самых чувствительных инфракрасных телескопов, когда-либо построенных, и благодаря своему большему размеру может даже превзойти JWST в обнаружении планет, находящихся очень близко к их звездам, таких как MWC 758c. «Мы предлагаем две разные модели того, почему эта планета ярче на более длинных волнах», — сказал Эртель. «Либо это планета с более низкой температурой, чем ожидалось, либо это планета, которая все еще горячая после своего формирования, и она окутана пылью».
|
|
|
|
«Если планету окружает много пыли, она будет поглощать более короткие волны или более синий свет, из-за чего планета будет казаться яркой только при более длинных и красных волнах», — говорит соавтор Кейтлин Краттер, астрофизик-теоретик из Университета Аризоны. «В другом сценарии более холодная планета, окруженная меньшим количеством пыли, планета слабее и излучает больше света на более длинных волнах». Вагнер сказал, что большое количество пыли в окрестностях планеты может свидетельствовать о том, что планета все еще формируется, и что она может находиться в процессе создания системы спутников, подобных спутникам Юпитера вокруг Юпитера. С другой стороны, если планета следует более холодной модели, в этих ранних звездных системах может происходить что-то, что заставляет планеты формироваться холоднее, чем ожидалось, что побуждает ученых-планетологов пересматривать свои модели формирования планет и стратегии обнаружения экзопланет.
|
|
|
|
«В любом случае теперь мы знаем, что нам нужно начать искать более красные протопланеты в этих системах со спиральными рукавами», — сказал Вагнер. Астрономы ожидают, что как только они понаблюдают за гигантской экзопланетой с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, они смогут судить о том, какой из двух сценариев разыгрывается в молодой системе. Команде было предоставлено время использовать JWST в начале 2024 года для завершения этих наблюдений. «В зависимости от результатов наблюдений JWST мы можем начать применять эти новые знания к другим звездным системам, — сказал Вагнер, — и это позволит нам делать прогнозы о том, где могут скрываться другие скрытые планеты, и даст нам представление о том, какие свойства мы должны искать, чтобы обнаружить их».
|
|
|
|
Источник
|
