Находка, опубликованная сегодня в журнале Astrophysical Journal Letters, дополняет интригующую историю о планете PDS 70 c, все еще формирующемся газовом гиганте примерно в 370 световых годах от Земли, который впервые был обнаружен в прошлом месяце на изображениях в видимом свете.
Используя массивную решетку миллиметрового / субмиллиметрового диапазона Atacama с 66 антеннами (ALMA) в Чили, астроном из Университета Райса Андреа Иселла и его коллеги собрали радиосигналы миллиметрового диапазона, которые выявили присутствие пылинок по всей звездной системе, где PDS 70 c и родственная ей планета, ПДС 70 б, все еще формируются.
«Планеты формируются из дисков газа и пыли вокруг вновь образующихся звезд, и если планета достаточно велика, она может образовывать свой собственный диск, собирая материал на своей орбите вокруг звезды», – сказал Изелла. «Например, Юпитер и его спутники – это небольшая планетная система в нашей солнечной системе, и считается, что спутники Юпитера образовались из околопланетного диска, когда Юпитер был очень молод."
Но большинство моделей формирования планет показывают, что околопланетные диски исчезают примерно через 10 миллионов лет, а это означает, что околопланетные диски не существовали в нашей Солнечной системе более 4 миллиардов лет.
Чтобы найти их в другом месте и собрать данные наблюдений для проверки теорий образования планет, Изелла и его коллеги ищут очень молодые звездные системы, где они могут непосредственно наблюдать диски и планеты, все еще формирующиеся внутри них. В новом исследовании Изелла и его коллеги проанализировали наблюдения, сделанные ALMA в 2017 году.
«Есть несколько планет-кандидатов, которые были обнаружены на дисках, но это очень новая область, и все они все еще обсуждаются», – сказал Изелла. "(PDS 70 b и PDS 70 c) являются одними из самых надежных, поскольку были проведены независимые наблюдения с использованием различных инструментов и методов."
PDS 70 – карликовая звезда, масса которой составляет около трех четвертей массы Солнца.
Обе его планеты в 5-10 раз больше Юпитера, а самая внутренняя, PDS 70 b, вращается вокруг 1.8 миллиардов миль от звезды, примерно на расстоянии от Солнца до Урана. PDS 70 c находится на миллиард миль дальше, на орбите размером с Нептун.
PDS 70 b был впервые обнаружен в 2018 году на инфракрасных изображениях, полученных с помощью инструмента для поиска планет под названием SPHERE на Очень большом телескопе Европейской южной обсерватории (VLT). В июне астрономы использовали другой прибор VLT под названием MUSE, чтобы наблюдать длину волны видимого света, известную как H-альфа, которая излучается, когда водород падает на звезду или планету и становится ионизированным.
«H-alpha вселяет в нас больше уверенности в том, что это планеты, потому что предполагает, что они все еще втягивают газ и пыль и растут», – сказала Изелла.
Наблюдения в миллиметровом диапазоне от ALMA предоставляют еще больше доказательств.
«Он дополняет оптические данные и обеспечивает полностью независимое подтверждение того, что там что-то есть», – сказал он.
Изелла сказала, что прямое наблюдение планет с околопланетными дисками может позволить астрономам проверить теории образования планет.
"Мы многого не понимаем в том, как формируются планеты, и теперь у нас наконец есть инструменты, чтобы проводить прямые наблюдения и отвечать на вопросы о том, как образовалась наша солнечная система и как могут образовываться другие планеты."
Изелла – доцент кафедры физики и астрономии, а также наук о Земле, окружающей среде и планетах в Райс и со-исследователь проекта CLEVER Planets, финансируемого НАСА.