Astronoomid on esimest korda avastanud, et suure eksoplaneedi ümber moodustuvad prahi kettale kuud. Astronoomid on pikka aega kahtlustanud, et nii saavad suuremad planeedid - nagu Jupiter meie Päikesesüsteemis - oma kuud. See kõik toimub väga noore tähe nimega PDS 70, umbes 370 valgusaasta kaugusel Kentauruse tähtkujust.
"Esimest korda näeme veenvalt planeediplaadi märgutule märke ..."
Andrea Isella, juhtiv autor, Rice University
Planeetide moodustumise aktsepteeritud teooriat nimetatakse udune hüpoteesiks. Kõik algab tähe moodustumisest hiiglaslikus gaasipilves, mida nimetatakse hiiglaslikuks molekulaarpilveks (GMC). Tähe moodustudes on pilv kujundatud pöörlevaks lamestatud gaasi ja tolmu kettaks, mida nimetatakse protoplanetaarseks kettaks ehk ringtähekettaks. Aine hakkab sellel kettal kogunema tükkedeks ja need tükid muutuvad planeetideks.
Kui ketta moodustava planeedi mass kasvab suuremaks kui umbes 10 Maa massi, juhtub midagi muud. Oma massi tõttu avab see planeet pilu protoplanetaarses ketas. Kui materjal läbib selle tühimiku, võib see jõuda planeedile piisavalt lähedale, et planeedi gravitatsioon domineerib vastuvõtva tähe gravitatsioonis. See materjal on seejärel lõksus planeedi ümber tiirleval ringikujulisel kettal (CPD) nagu ketta sees olev ketas.
Suur osa ümmarguse planeediga ketta materjalist on akroneerunud moodustavale planeedile. Kuid mitte kõik see. Tööle lähevad samad jõud, mis lõid ringterast kettalt välja planeedid. Nad võivad planeedi ümber kettal pöörlevast materjalist luua kuusid.
Nüüd on astronoomide meeskond märganud seda ümmarguse planeedi ketast ja selles moodustuvaid kuusid esimest korda.
Neid leide kirjeldava uuringu juhtiv autor on Texase Houstoni Rice'i ülikooli astronoom Andrea Isella. Tulemused avaldati ajakirjas Astrophysical Journal ja kannavad pealkirja “Protoplaneetide kandidaadiga seotud pideva alammillimeetri emissiooni tuvastamine”.
"Planeedid tekivad gaasi- ja tolmuketastest äsja moodustavate tähtede ümber ja kui planeet on piisavalt suur, võib see moodustada oma ketta, kui ta kogub orbiidil tähe ümber materjali," ütles Isella. "Jupiter ja selle kuud on näiteks meie päikesesüsteemis väike planeedisüsteem ja arvatakse, et Jupiteri kuud moodustusid planeediplaadilt, kui Jupiter oli väga noor."
See kõik toimub tähe PDS 70 ümber. See täht oli uudistes umbes aasta tagasi, kui astronoomid jäädvustasid ringtähekettale esimest korda moodustuva planeedi pildi. Seda planeeti nimetatakse PDS 70b. See avastus oli toona mõjuv põhjus suur uudis.
PDS 70b pole ainus tähe ümber tiirlev planeet. Orbiidil on ka teine planeet, PDS 70c, ja nad on mõlemad gaasigigandid. Mõlemad planeedid tuvastasid Euroopa Lõunavaatluskeskuse (ESO) väga suure teleskoobiga (VLT) optiliselt ja infrapunakiirgusega. Planeedipaaridesse kogunev soe vesiniku kuma andis neile võimaluse.
Meeskond ühendas VLT vaatlused Atacama suure millimeetri / alammillimeetri maatriksi (ALMA) uute raadiovaatlustega. Tulemuseks on veenvad tõendid protoplaneetilise ketta kohta äärepoolseima tähe PDS 70c ümber.
"Esmakordselt näeme veenvalt ümmarguse planeedi ketta märgumärke, mis aitab toetada paljusid praegusi planeedi moodustumise teooriaid," ütles juhtautor Andrea Isella.
"Võrreldes oma tähelepanekuid kõrgresolutsiooniga infrapuna- ja optiliste piltidega, näeme selgelt, et muidu pisikeste tolmuosakeste mõistatuslik kontsentratsioon on tegelikult planeeti ümbritsev tolmuketas - esimene selline omadus, mida kunagi lõplikult on täheldatud," ütles ta. Teadlaste sõnul on see ka esimene kord, kui planeeti on nende kolme erineva valguse riba korral selgelt näha.
Ühele küsimusele vastati, teisele küsiti
PDS 70b ja c omavad erinevaid omadusi ning selle uuringu meeskond pole täpselt kindel, mida see kõik tähendab.
"Mis see on ja mida see selle planeedisüsteemi jaoks tähendab, pole veel teada."
Andrea Isella, juhtiv autor, Rice University
Paari äärepoolseim täht PDS 70c on tähest sama kaugel kui Neptuun Päikesest. See asub täpselt samas kohas, kus ALMA andmetes näha on ilmne tolmu sõlm. Kuna see planeet särab nii eredalt infrapuna- ja vesinikuvalgusribades, võivad astronoomid veenvalt öelda, et täiesti moodustatud planeet on juba orbiidil. Heledad infrapuna- ja vesinikualad näitavad, et lähedalasuv gaas koguneb endiselt planeedi pinnale, lõpetades noorukiea kasvuhoo.
Astronoomide hinnangul on PDS 70c umbes 1–10-kordne Jupiteri mass. "Kui planeet asub selle hinnangu laiemas otsas, on täiesti võimalik, et selle ümber võib moodustuda planeedi suurune kuu," märkis Isella.
Kuid PDS 70b-l on midagi muud. Sellel planeedil, mis asub oma tähest umbes sama kaugel kui Uraanil on Päike, on tolmumassi taga nagu saba. Ja astronoomid pole kindlad, kuidas see sobib.
"Mis see on ja mida see selle planeedisüsteemi jaoks tähendab, pole veel teada," ütles Isella. "Ainus otsustav asi, mida võime öelda, on see, et see on planeedist piisavalt kaugel, et olla iseseisev omadus."
Astronoomid on üsna kindlad, et protsess, mida nad näevad PDS 70c ümbruses mängimas, on sama protsess, mis töötas Jupiteri kuude loomisel. Väärib märkimist, et meie Päikesesüsteemi teine gaasigigant erineb Jupiterist. Saturni kuud loodi tõenäoliselt ümmarguse planeedi ketta tagajärjel, kuid selle jäised rõngad tekitasid tõenäoliselt komeedid ja muud kivised kehad, mis kokku põrkasid.
Neid eksoplaneetaarseid süsteeme on eriti raske optilises ja infrapunavalguses jälgida. Tähe energia neis spektriosades uputab planeetidelt tuleva valguse. Aga mitte ALMA jaoks.
ALMA keskendub raadiolainetele ja tähed kiirgavad raadiolaineid ainult nõrgalt. Meeskond ütleb, et nad saavad PDS 70 süsteemi jälgida koos ALMA-ga, et jälgida, kuidas see muutub ja areneb.
"See tähendab, et suudame selle süsteemi juurde tagasi tulla erinevatel ajaperioodidel ja hõlpsamini kaardistada planeetide orbiiti ja tolmu kontsentratsiooni süsteemis," lõpetas Isella. "See annab meile ainulaadse ülevaate päikesesüsteemide orbitaalsetest omadustest nende kõige varasemas arenguetapis."
Selle ümmarguse planeediga ketta avastamine ja selles moodustuvad tõenäolised kuud on juba iseenesest huvitavad, kuid see, kuidas meeskond ketta leidis, on ka tulevikus lootustandev. Kuigi teisi on leitud, on see uuring kõige veenvam.
"Ketastes on käputäis kandidaatide planeete, mis on avastatud, kuid see on väga uus valdkond ja neid kõiki arutatakse endiselt," sõnas Isella. "(PDS 70 b ja PDS 70 c) on kõige kindlamad, kuna on tehtud sõltumatuid vaatlusi erinevate instrumentide ja tehnikatega."
Oma töö kokkuvõttes ütlevad autorid: "Me väidame, et optilised, NIR ja (alam) millimeetrised vaatlused on üksteist täiendavad, kuna nad proovivad planeedi akretsiooniprotsesside erinevaid aspekte ja neid mõjutavad erinevad süsteemsed vead." Samuti märgivad nad, et ALMA üksi ei saa seda tööd teha. Erinevate vaatluste kombineerimisega on nad avanud need eksoplaneedid ja nende kettad üksikasjalikumaks uurimiseks.
Uuringust: „Kuna ALMA ja olemasolevad optilised teleskoobid on saavutanud oma täieliku kuvamisvõimaluse, võivad eelseisvad lähedalasuvate ümmarguste ketaste vaatlused, mida iseloomustavad õõnsused ja lüngad, nagu näiteks PDS 70-s, näha uusi vastsündinud planeete, kes suhtlevad oma sünnikettaga. Sellised tähelepanekud on planeedisüsteemide moodustumise eest vastutavate protsesside uurimisel üliolulised. ”
Allikad:
- Pressiteade: kaugemal asuvas tähesüsteemis avastati ümmargune planetaarne ketas
- Pressiteade: Kuu moodustav ketas avastati kauge planeedi ümber
- Uurimistöö: Protoplaneetide kandidaatidega seotud pideva alammillimeetri emissiooni tuvastamine
