Używając 10-metrowego Teleskopu Kecka astronomowie po raz pierwszy uzyskali bezpośredni obraz formowania się supermasywnej planety.

Ewoluująca protoplaneta znana jako LkCa 15 b otoczona jest przez rotujący obłok gazu i pyłu, którego materia akreuje na powierzchnię planety. Ze swoim młodzieńczym wiekiem (bagatela 2 milionów lat) jest 5 razy młodsza niż poprzednia rekordzistka.

Planeta zdaje się mieć w przybliżeniu masę 6 razy większą od Jowisza, jednak może to być przeszacowana wartość. Zbieramy całe światło pochodzące od planety, jednak spora jego część, a być może nawet całość, pochodzi od rozgrzanej, akreującej materii. W takim wypadku planeta byłaby znacznie mniejsza niż nam się wydaje, a co za tym idzie także mniej masywna.

W tym układzie znajduje się też trochę materii międzyplanetarnej poza orbitą badanej planety. Część z niej spadnie na gwiazdę centralną, część spadnie na planetę powiększając jej rozmiar, a część zostanie wydmuchana z układu przez promieniowanie emitowane z gwiazdy centralnej. Możliwe jest, aby badana planeta osiągnęła masę nawet 10 mas Jowisza, jednak najpewniej ostatecznie będzie ona znacznie mniejsza.

Odkrycie LkCa15 b rozpoczęło badania 150 młodych i zapylonych układów, w znanym regionie formowania się gwiazd. Lkca 15 b była drugim celem i od początku zapowiadała się interesująco – przed rozpoczęciem tych badań zidentyfikowane zostało słabe, punktowe źródło światło blisko planety będące idealnym kandydatem na tzw. gorącego Jowisza.

Lewy obrazek: Dysk otaczający gwiazdę LkCa 15 – dziura wewnątrz jest luką o promieniu około 55 AU.   Prawy obrazek: Powiększenie centralnej części oczyszczonego rejonu, gdzie kolor niebieski oznacza fale o długości 2,2 μm pochodzące od planety, a kolor niebieski fale o długości 3,7 μm pochodzące od gazu i pyłu akreującego na planetę.   Obraz: Kraus & Ireland 2011.

Kolejne obserwacje układu zostały oparte o moc optyki adaptatywnej Teleskopu Kecka połączoną z techniką nazywaną interferometrią maski apertury (aperture mask interferometry). Polegały one na precyzyjnym manipulowaniu zbieranym światłem tak, aby uzyskać ostry obraz pyłowego dysku i odkryć powstałe w nim dziury, w których mogą skrywać się protoplanety.

Obserwacje z innych teleskopów dostarczyły silnych dowodów na istnienie dziury w tym dysku, która została prawdopodobnie uformowana przez nowo powstałą planetę. Trudnością w bezpośredniej obserwacji planety było bezpośrednie sąsiedztwo bardzo jasnej gwiazdy. Ostatecznie okazało się jednak, że oprócz samej planety udało się zmierzyć także i obłok gazu i pyłu w jej sąsiedztwie. Od tego momentu było wiadomo, że udało się znaleźć niespotykanie młodą protoplanetę.

Artystyczna wizja formowania się supermasywnej planety w dysku otaczającym LkCa 15.

Modele formowania się planet sugerują, że młode planety pozasłoneczne powinny mieć temperaturę 1500-200K, natomiast otaczający je gaz powinien być chłodniejszy. Dzięki temu możemy zinterpretować pozycję planety jako miejsce skąd przychodzą krótsze fale (niebieski kolor na obrazku), natomiast obszar z którego dostajemy dłuższe fale interpretujemy jako około planetarny obłok gazu i pyłu.

Uzyskanie bezpośredniego obrazu LkCa 15 b to dopiero początek, planowane są kolejne obserwacje formujących się planet wraz z ich gwiazdami, dzięki którym będziemy mogli dowiedzieć się więcej o sposobie w jaki ukształtował się nasz System Słoneczny.

Autor

Dominik Suszalski