Leta 2017 so astronomi uporabili ALMA (Atacama Large Millimeter/sub-milimeter Array) za ogled zvezde AB Aurigae . To je vrsta mlade zvezde, imenovane zvezda Herbig Ae, in je stara manj kot 10 milijonov let. Takrat so tam našli zaprašen protoplanetarni disk z opozorilnimi vrzeli, ki kažejo na spiralne krake.
Zdaj so ponovno pogledali in ugotovili, da se tam oblikuje zelo mlad planet.
Mlade zvezde Herbig Ae, kot je AB Aurigae, so zelo zanimive za astronome. Tako mladi so, da niso glavno zaporedje zvezde še vedno in so še vedno obdane s svojim okrogzvezdnim diskom plina in prahu. In iz tega plina in prahu nastajajo mladi planeti.
Disk okoli AB Aurigae, ki je oddaljen več kot 500 svetlobnih let, ima spiralne krake, ki se stikata v vozel. Znanstveniki verjamejo, da je vozel natančna točka, kjer nastaja mlad planet. Nova študija je uporabila SFERA (Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet REsearch) instrument na Zelo velik teleskop (VLT), da si podrobneje ogledamo AB Aurigae in planete, ki se razvijajo znotraj njegovega diska.
Nova študija ima naslov ' Možni dokazi o stalnem nastajanju planetov v AB Aurigae .” Glavni avtor študije je Anthony Boccaletti z Observatoire de Paris, Univerza PSL, Francija. Članek je objavljen v reviji Astronomija in astrofizika .
'Doslej je bilo identificiranih na tisoče eksoplanetov, vendar je malo znanega o tem, kako nastanejo,' je dejal glavni avtor Boccaletti v izjava za javnost . Opazovanje mladih planetov, ki še vedno nastajajo, je v astronomiji trenutno velik posel, vendar je težko. Okoli zvezdnega diska okoli zvezde je težko videti in tudi naša najboljša tehnologija je komaj kos tej nalogi.
Umetnikov vtis okrogzvezdnega diska naplavin okoli oddaljene zvezde. Ti diski so pogosti pri mlajših zvezdah in jih je težko videti. Zasluge: NASA/JPL
Instrument SPHERE je bil ključnega pomena za to delo. Gre za napredno sistem prilagodljive optike , v kombinaciji s koronografom. Razvit je bil za pospeševanje študija eksoplanetov s spektrografskimi in polarimetričnimi slikami nizke ločljivosti. Slika v optični in infrardeči svetlobi. SPHERE je ekipi, ki stoji za to študijo, omogočila, da se osredotoči na najzgodnejše faze nastajanja planetov.
'Moramo opazovati zelo mlade sisteme, da resnično ujamemo trenutek, ko nastanejo planeti,' je dejal Boccaletti. Ta zvit vozel, kjer se stikata spiralni kraki okrogzvezdnega diska AB Aurigae, je tako blizu, kot smo prišli, da ujamemo ta trenutek.
Te spirale kažejo na rojstvo otroškega planeta. To je zato, ker masa planeta vpliva na manj gost plin in prah v disku. V bistvu planet udari material v disk in ustvari viden val: spirale.
'Zavoj spirale je popolnoma reproduciran z modelom valovanja gostote, ki ga poganja planet, ko se upoštevajo projekcijski učinki.'
Iz študije 'Možni dokazi o stalnem nastajanju planetov v AB Aurigae.'
Po besedah Emmanuela Di Folca iz Laboratorija za astrofiziko v Bordeauxu (LAB), Francija, ki je sodeloval v tej študiji, mladi planeti ustvarjajo 'motnje v disku v obliki vala, ki je nekoliko kot sled čolna na jezeru .” In ko se mladi planet vrti okoli osrednje zvezde, te motnje postanejo spiralni kraki.
Slike sistema AB Aurigae, ki prikazujejo disk okoli njega. Slika na desni je povečana različica območja, označenega z rdečim kvadratom na sliki na levi. Prikazuje notranjo regijo diska, vključno z zelo svetlo rumenim 'zasukom' (obkroženim z belo), za katerega znanstveniki verjamejo, da označuje mesto, kjer nastaja planet. Ta zasuk leži na približno enaki razdalji od zvezde AB Aurigae kot Neptun od Sonca. Modri krog predstavlja velikost Neptunove orbite. Slike so bile pridobljene z instrumentom SPHERE na ESO-jevem zelo velikem teleskopu v polarizirani svetlobi. Zasluge za sliko: ESO/Boccaletti et al, 2020
V svojem prispevku nas avtorji opozarjajo, da se še vedno učimo, kaj se dogaja znotraj teh okrogzvezdnih tančic, ki obdajajo mlade zvezde. Še vedno smo v prvih dneh opazovanja teh struktur in niso prepričani, da je ta zasuk planet.
»SPHERE je pri razpršeni svetlobi prinesla najgloblje slike, ki so bile kadar koli pridobljene za AB Aur. Med številnimi strukturami, ki jih je treba še razumeti, smo identificirali ne le notranje spiralne krake, ampak smo razrešili tudi značilnost v obliki zasuka v vzhodni spirali na razdalji približno 30 au.
Ali so prepričani, da gre za planet? Ne ravno, vendar se funkcija zasuka ujema z modeliranjem. 'Zasuk spirale je popolnoma reproduciran z modelom valovanja gostote, ki ga poganja planet, ko se upoštevajo učinki projekcije,' pišejo avtorji.
Začetna opazovanja AB Aurigae, opravljena z ALMA, vendar brez SFERE, so pokazala par spiralnih krakov. Toda ALMA sama ni razkrila toliko informacij. Vendar je razkrilo mamljive namige, da nastajajo planeti.
Slika ALMA prašnega obroča (rdeča) in plinastih spiral (modra) okrogzvezdnega diska AB Aurigae razkriva plinaste spiralne krake znotraj široke prašne reže, ki dajejo namig o nastanku planeta. Avtor: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Tang et al. – https://www.almaobservatory.org/en/press-release/astronomers-found-spirals-inside-a-dust-gap-of-a-young-star-forming-disk/, CC BY 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=87359440
Čeprav je ALMA močno orodje, je SPHERE še močnejše. Vidi lahko zelo šibko svetlobo iz prašnih zrn in emisije, ki prihajajo iz notranjega diska. Astronomi so lahko videli podrobnosti v spiralah in 'zasuk' v njihovem središču.
'Zasuk se pričakuje od nekaterih teoretičnih modelov nastajanja planetov,' pravi soavtorica Anne Dutrey, prav tako pri LAB. »Ustreza povezavi dveh spiral – ena se vije navznoter v orbito planeta, druga pa se širi navzven – ki se združita na lokaciji planeta. Omogočajo, da se plin in prah iz diska nabereta na nastajajoči planet in ga spodbudita, da raste.'
Disk je dovršena struktura in astronomi so v njem opazili številne druge strukture. Dve izmed njih sta bili še posebej zanimivi, na tej sliki sta označeni z f1 in f2. Obe sta sliki SPHERE, vsaka z drugačnim pragom intenzivnosti. Zasluge za sliko: Boccaletti et al, 2020.
Obstaja veliko teorij, ki podpirajo rojstvo planetov na točki zasuka. 'V zgodnji fazi nastanka planeta hidrodinamične simulacije kažejo, da proces akrecije na lokaciji planeta ustvari notranji in zunanji spiralni vzorec zaradi Lindbladove resonance ki jih povzročajo interakcije med diskom in planetom,' piše ekipa.
Toda opazovalne dokaze, ki bi podprli vse, je bilo težko priti. Ta študija predstavlja nekaj najboljših opažanj, ki podpirajo teorijo.
V svojem zaključku avtorji pišejo '... opazovanja SPHERE AB Aur v razpršeni svetlobi v kombinaciji s podatki ALMA v termičnem režimu zagotavljajo močan dokaz, da smo dejansko priča nenehnemu nastajanju planetov, ki ga razkrivajo povezani spiralni kraki.'
Vendar še ni dokazano. 'Za potrditev tega rezultata in za boljše ocene mase za potencialne planete na tej lokaciji bi bila potrebna nadaljnja opazovanja.'
Ta nadaljnja opažanja morda ne bodo predaleč v prihodnosti. ESO-ji Izjemno velik teleskop (ELT) bi moral ugledati prvo luč leta 2025. Z a 39 metrov ogledalo , bo ELT velik zagon za našo astronomsko opazovalno moč.
'Moral bi imeti možnost neposredno in natančneje videti, kako dinamika plina prispeva k nastanku planetov,' je zaključil glavni avtor Boccaletti.
Več:
- Izjava za javnost: Teleskop ESO vidi znake rojstva planeta
- Raziskovalna naloga: Možni dokazi o stalnem nastajanju planetov v AB Aurigae
- Vesolje danes: Ali so vrzeli v teh diskih posledica planetov?
