Zarówno gwiazdy, jak i okrążające je planety tworzą się z obłoków gazu i pyłu. Podczas formowania się, ciała niebieskie stają się niewidoczne, gdyż w całej pobliskiej przestrzeni z dużymi prędkościami wirują gazy. Astronomowie mają na to jednak sposób. Zamiast usiłować dojrzeć tworzącą się gwiazdę i planety, obserwują prędkości gazu, który stanowi zdecydowaną większość masy układu (około 99%). Różnice w kierunku i wartości prędkości pomogły naukowcom zauważyć niewielkie dziury i pierścienie w dysku wokół gwiazdy HD 163296, które najprawdopodobniej zostały stworzone przez rodzące się planety. Odkrycie to zostało opublikowane w Nature.

Gwiazda HD 163296 (zaznaczona na czerwono) znajduje się w gwiazdozbiorze Strzelca i jest oddalona około 398 lat świetlnych od Układu Słonecznego.

Za pomocą modeli wyliczonych komputerowo udało się pokazać, że umieszczenie planet w okolicach dziur w dysku dobrze wyjaśnia zaobserwowane zjawisko. Wygląda na to, że gwiazdę HD 163296 okrążają przynajmniej 3 planety. Ruch gazu i pyłu w dysku protoplanetarnym w tym układzie okazał się znacznie bardziej skomplikowany, niż wydawało się naukowcom.

Dotychczas astronomowie używali sieci radioteleskopów ALMA do tworzenia obrazów młodych gwiazd. Mogli oni dzięki temu zobaczyć gaz wokoło gwiazdy centralnej. Jednak dopiero spojrzenie na promieniowanie w konkretnych długościach fal charakterystycznych dla emisji tlenku węgla (potocznie czadu) dało znaczące rezultaty. Wybór tego związku nie jest przypadkowy. Dysk protoplanetarny składa się głównie z wodoru, jednak to tlenek węgla świeci tam najjaśniej w zakresie fal dostępnych dla radioteleskopów. Taka obserwacja czadu pozwala astronomom dokładnie przyjrzeć się zachowaniu gazów krążących wokół młodej gwiazdy.

Okazało się, że gaz opada w pewnych miejscach dysku, tworząc trzy pierścienie o wspólnym środku. Promienie tych pierścieni wynoszą kolejno 87, 140 i 237 jednostek astronomicznych (czyli średniej odległości Ziemi od Słońca). Obliczenia te zgadzają się ze wcześniejszymi obserwacjami pyłu w dysku.

Grafika opisująca wygląd pierścieni. Granatowe strzałki pokazują, jak porusza się gaz. Gaz rotuje wokół gwiazdy, a w  miejscu dysku, gdzie znajduje się planeta, gaz opada w kierunku środka płaszczyzny dysku.

Aby się upewnić, naukowcy stworzyli model komputerowy, w którym w dysku znajdowały się trzy planety w odpowiednich odległościach od gwiazdy. Okazało się, że modelowy dysk z planetami pokrywa się idealnie z ułożeniem pierścieni w zaobserwowanym. Oznacza to, że najlepszym wyjaśnieniem ruchu gazu jest istnienie planet w zaobserwowanym układzie.

Planuje się badania HD 163296 na innych długościach fal, żeby sprawdzić, jak wygląda ruch gazu głębiej w dysku. Z pewnością przyniosą one wiele ciekawych informacji na temat tego młodego układu planetarnego.

Autor

Maria Puciata-Mroczynska