«Мы просто не очень много знаем о том, как растут планеты-гиганты», – сказал Брендан Боулер из Техасского университета в Остине. "Эта планетная система дает нам первую возможность стать свидетелями падения материала на планету. Наши результаты открывают новую область для этого исследования."
Хотя на данный момент каталогизировано более 4000 экзопланет, только около 15 из них были непосредственно отображены телескопами. А планеты такие далекие и маленькие, что они просто точки на лучших фотографиях.
Свежий метод использования телескопа Хаббла для прямого изображения этой планеты прокладывает новый путь для дальнейших исследований экзопланет, особенно в годы формирования планеты.
Эта огромная экзопланета, обозначенная как PDS 70b, вращается вокруг оранжевой карликовой звезды PDS 70, которая, как уже известно, имеет две активно формирующиеся планеты внутри огромного диска из пыли и газа, окружающего звезду. Система расположена в 370 световых годах от Земли в созвездии Центавра.
«Эта система настолько захватывающая, потому что мы можем наблюдать формирование планеты», – сказал Ифань Чжоу, также из Техасского университета в Остине. "Это самая молодая настоящая планета, которую Хаббл когда-либо получал напрямую."В юные пять миллионов лет планета все еще накапливает материал и наращивает массу.
Чувствительность телескопа Хаббла к ультрафиолетовому свету (УФ) дает уникальный взгляд на излучение чрезвычайно горячего газа, падающего на планету. «Наблюдения Хаббла позволили нам оценить, насколько быстро планета набирает массу», – добавил Чжоу.
Наблюдения за ультрафиолетом, которые дополняют объем исследований об этой планете, позволили команде впервые напрямую измерить скорость роста массы планеты. Отдаленный мир уже увеличился в пять раз по массе Юпитера за период около пяти миллионов лет.
Текущая измеренная скорость аккреции сократилась до такой степени, что, если бы она оставалась неизменной в течение еще одного миллиона лет, планета увеличилась бы только примерно на дополнительную 1/100 массы Юпитера.
Чжоу и Боулер подчеркивают, что эти наблюдения представляют собой единый моментальный снимок во времени – требуется больше данных, чтобы определить, увеличивается или уменьшается скорость, с которой планета добавляет массу. "Наши измерения показывают, что планета находится на последней стадии своего формирования."
Молодая система PDS 70 заполнена изначальным газопылевым диском, который обеспечивает топливо для роста планет по всей системе.
Планета PDS 70b окружена собственным газопылевым диском, который перекачивает материал из гораздо большего околозвездного диска. Исследователи предполагают, что силовые линии магнитного поля простираются от околопланетного диска до атмосферы экзопланеты и переносят материал на поверхность планеты.
«Если этот материал будет следовать за колоннами с диска на планету, это вызовет локальные горячие точки», – пояснил Чжоу. «Эти горячие точки могут быть как минимум в 10 раз горячее, чем температура на нашей планете."Эти горячие пятна ярко светятся в ультрафиолетовом свете.
Эти наблюдения позволяют понять, как планеты-гиганты образовывались вокруг Солнца 4.6 миллиардов лет назад.
Юпитер, возможно, набух на окружающем диске падающего материала. Его основные луны также образовались бы из остатков этого диска.
Вызов команде было преодолеть блеск родительской звезды.
PDS 70b вращается примерно на том же расстоянии, что и Уран от Солнца, но его звезда более чем в 3000 раз ярче планеты в УФ-диапазоне. Когда Чжоу обрабатывал изображения, он очень осторожно убирал блики звезды, чтобы остался только свет, излучаемый планетой. При этом он улучшил предел того, насколько близко планета может быть к своей звезде в наблюдениях Хаббла, в пять раз.
«Спустя тридцать один год после запуска мы все еще ищем новые способы использования Хаббла», – добавил Боулер. "Стратегия наблюдений и техника постобработки Ифаня откроют новые возможности для многократного изучения подобных систем или даже одной и той же системы с Хабблом. С будущими наблюдениями мы потенциально сможем обнаружить, когда большая часть газа и пыли падает на их планеты, и если это происходит с постоянной скоростью."
Результаты исследователей были опубликованы в апреле 2021 года в The Astronomical Journal.