Astronomowie korzystający z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) znaleźli najlepsze jak dotąd wskazówki, że w dyskach gazu i pyłu wokół młodych gwiazd niedawno uformowały się planety o masach kilku mas Jowisza. Pomiary gazu wokół gwiazd dostarczyły także dodatkowych informacji na temat własności tych planet.

Planety są znajdowane prawie w przypadku każdej gwiazdy, ale astronomowie ciągle nie w pełni rozumieją w jaki sposób – w jakich warunkach – powstają. Aby odpowiedzieć na tego typu pytania potrzebne są badania rotujących dysków gazu i pyłu istniejących wokół młodych gwiazd. Z dysków tych formują się planety. Ale dyski te są małe i znajdują się daleko od Ziemi, dlatego potrzebna jest moc ALMA, aby móc poznać ich sekrety.

Specjalna klasa dysków, zwana dyskami przejściowymi, ma zaskakujący brak pyłu w swoich centrach, w obszarze wokół gwiazdy. W celu wyjaśnienia tych przerw opracowano dwie główne hipotezy. Po pierwsze, silne wiatry gwiazdowe i intensywne promieniowanie może odpychać i niszczyć materię okrążającą gwiazdę [1]. Alternatywnie, masywne młode planety w procesie swojego powstawania mogą czyścić materię poruszając się po orbicie wokół gwiazdy [2].

Niezrównana czułość i ostrość obrazów ALMA pozwoliła zespołowi astronomów, którym kierowała Nienke van der Marel z Leiden Observatory w Holandii, na wykonanie lepszej niż do tej pory mapy rozmieszczenia gazu i pyłu w przypadku czterech przejściowych dysków [3]. To następnie pozwoliło naukowcom na wybranie jednej z dwóch hipotez dotyczących przyczyn istnienia przerwy.

Nowe obrazy pokazują, że w przerwach pyłowych występują znaczące ilości gazu [4]. Ale ku zaskoczeniu naukowców gaz także posiada przerwę, do trzech razy mniejszą niż przerwa w pyle.

Może to być wytłumaczone jedynie scenariuszem, w którym nowo uformowane masywne planety wyczyściły gaz w trakcie swojej podróży po orbitach, ale uwięziły dalej cząstki pyłu [5].

Schemat dysku przejściowego wokół nowej gwiazdy

Wcześniejsze obserwacje podpowiadały nam o istnieniu gazu w przerwach pyłowych” wyjaśnia Nienke van der Marel. „Ale ponieważ ALMA może wykonać obrazy materii w całym dysku ze znacznie większą liczbą szczegółów niż inne instrumenty, możemy wykluczyć alternatywny scenariusz. Wewnętrzny gaz wyraźnie wskazuje na istnienie planet o masach kilku mas Jowisza, tworzących te 'wyrzeźbienia' gdy przemieszczają się przez dysk.

Co ważne, obserwacje te zostały przeprowadzone przy wykorzystaniu jednej dziesiątej mocy ALMA, gdyż wykonano je połową sieci, która wtedy była jeszcze w trakcie konstrukcji na płaskowyżu Chajnantor w północnym Chile.

Teraz potrzebne są dalsze badania, aby ustalić czy więcej przejściowych dysków również wskazuje na scenariusz planet czyszczących przerwy. W międzyczasie obserwacje za pomocą ALMA dostarczyły astronomom nowego, cennego spojrzenia na złożone procesy powstawania planet.

Wszystkie dyski przejściowe badane do tej pory, które posiadają duże przerwy w pyle, mają także w przerwy w gazie. Zatem dzięki ALMA możemy dowiedzieć się gdzie i kiedy w tych dyskach rodzą się duże planety, a następnie porównać te rezultaty z modelami powstawania planet” mówi Ewine van Dishoeck, także z Leiden University oraz z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics w Garching [6]. „Bezpośrednie wykrywanie planet jest już w zasięgu obecnych instrumentów, a następna generacja teleskopów będących obecnie w konstrukcji, takich jak Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski (E-ELT), będzie w stanie pójść jeszcze dalej. ALMA pokazuje nam gdzie trzeba patrzeć.

Uwagi:

[1] Proces ten, który czyści pył i gaz od środka na zewnątrz, znany jest jako fotoparowanie.

[2] Takie planety są trudne do zaobserwowania bezpośrednio (eso1310). Wcześniejsze badania na falach milimetrowych (eso1325) nie osiągnęły wystarczająco ostrego obrazu wewnętrznych stref formowania planet, w których można poddać testom różne wyjaśnienia. Inne badania (eso0827) nie były wstanie zmierzyć ilości gazu w tych dyskach.

[3] Cztery badane obiekty to SR 21, HD 135344B (znana także jako SAO 206462), DoAr 44 oraz Oph IRS 48.

[4] Gaz występujący w dyskach przejściowych obejmuje głównie wodór, a śledzi się go obserwując molekuły tlenku węgla (CO).

[5] Proces pułapkowania pyłu został wyjaśniony we wcześniejszym komunikacie (eso1325).

[6] Inne przykłady obejmują dyski przejściowe HD 142527 ((eso1301) oraz tutaj), a także J1604-2130.

Autor

Redakcja AstroNETu
Redakcja AstroNETu