Conform estimărilor actuale, în galaxia Calea Lactee poate exista doar 100 de miliarde de planete. Din păcate, găsirea dovezilor acestor planete este o muncă grea, care necesită mult timp. În cea mai mare parte, astronomii sunt nevoiți să se bazeze pe metode indirecte care măsoară scufundările în luminozitatea unei stele (Metoda de tranzit) a măsurătorilor Doppler din mișcarea stelei (metoda Radia Velocity).
Imagistica directă este foarte dificilă din cauza efectului de anulare a stelelor, unde luminozitatea lor face dificilă localizarea planetelor care le orbitează. Din fericire, un nou studiu condus de Centrul de procesare și analiză în infraroșu (IPAC) de la Caltech a stabilit că poate exista o scurtătură pentru găsirea exoplanetelor folosind imagini directe. Soluția, susțin ei, este să caute sisteme cu un disc de resturi circumstanțiale, pentru că sunt siguri că vor avea cel puțin o planetă uriașă.
Studiul, intitulat „Un studiu imagistic direct al discurilor de detrituri detectate de Spitzer: apariția planetelor gigant în sistemele de praf”, a apărut recent în The Astronomical Journal. Tiffany Meshkat, un om de știință de cercetare asistent la IPAC / Caltech, a fost autorul principal al studiului, pe care l-a efectuat în timp ce lucra la Jet Propulsion Laboratorul NASA în calitate de cercetător postdoctoral.
De dragul acestui studiu, dr. Meshkat și colegii ei au examinat date despre 130 de sisteme diferite cu o singură stea cu discuri de resturi, pe care le-au comparat apoi cu 277 de stele care nu par să găzduiască discuri. Toate aceste stele au fost observate de Telescopul spațial Spitzer de la NASA și toate au o vârstă relativ tânără (mai puțin de 1 miliard de ani). Dintre aceste 130 de sisteme, 100 au fost studiate anterior pentru a găsi exoplanete.
Dr. Meshkat și echipa ei au urmărit apoi cele 30 de sisteme rămase folosind date de la W.M. Observatorul Keck din Hawaii și Observatorul european (ESO) foarte mare telescop (VLT) din Chile. Deși nu au detectat planete noi în aceste sisteme, examinările lor au ajutat la caracterizarea abundenței planetelor în sistemele care aveau discuri.
Ceea ce au descoperit a fost că stelele tinere cu discuri de resturi au mai multe șanse să aibă și exoplanete uriașe cu orbite largi decât cele care nu. De asemenea, aceste planete au avut de cinci ori masa de Jupiter, făcându-le astfel „Super-Jupiteri”. După cum a explicat dr. Meshkat într-un comunicat de presă recent al NASA, acest studiu va fi de ajutor atunci când va veni momentul ca vânătorii de exoplaneturi să își selecteze țintele:
„Cercetările noastre sunt importante pentru modul în care vor planifica misiunile viitoare care stele trebuie să observe. Multe planete care au fost găsite prin imagistica directă au fost în sisteme care aveau discuri cu resturi și acum știm că praful ar putea fi indicatori ai lumilor nedescoperite. ”
Acest studiu, care a fost cea mai mare examinare a stelelor cu discuri de praf, a furnizat, de asemenea, cele mai bune dovezi că planetele gigant sunt responsabile de păstrarea discurilor de resturi sub control. În timp ce cercetarea nu a rezolvat în mod direct de ce prezența unei planete uriașe ar provoca formarea de discuri de resturi, autorii indică faptul că rezultatele lor sunt în concordanță cu predicțiile conform cărora discurile de resturi sunt produse ale planetelor uriașe care se agită și cauzează coliziuni de praf.
Cu alte cuvinte, ei cred că gravitația unei planete uriașe ar provoca coliziunile planestimale, împiedicându-le astfel să formeze planete suplimentare. După cum a explicat co-autorul studiului Dimitri Mawet, care este, de asemenea, un cercetător de cercetare senior JPL, a explicat:
„Este posibil să nu găsim mici planete în aceste sisteme deoarece, la început, aceste corpuri masive au distrus blocurile de construcție de planete stâncoase, trimițându-se să se bată între ele la viteze mari, în loc să se combine ușor. "
În cadrul Sistemului Solar, planetele uriașe creează feluri de resturi. De exemplu, între Marte și Jupiter, aveți Centura Asteroidului principal, în timp ce dincolo de Neptun se află Centura Kuiper. Multe dintre sistemele examinate în acest studiu au, de asemenea, două centuri, deși sunt semnificativ mai tinere decât centurile proprii ale sistemului solar - aproximativ 1 miliard de ani, comparativ cu vechimea de 4,5 miliarde de ani.
Unul dintre sistemele examinate în studiu a fost Beta Pictoris, un sistem care are un disc de resturi, comete și un exoplanet confirmat. Această planetă, desemnată Beta Pictoris b, care are 7 mase Jupiter și orbitează steaua la o distanță de 9 AU - adică de nouă ori distanța dintre Pământ și Soare. Acest sistem a fost imaginat direct de astronomii din trecut folosind telescoape bazate pe sol.
Destul de interesant, astronomii au prezis existența acestui exoplanet cu mult înainte de a fi confirmat, pe baza prezenței și a structurii discului de resturi al sistemului. Un alt sistem care a fost studiat a fost HR8799, un sistem cu un disc de resturi care are două centuri proeminente de praf. În aceste tipuri de sisteme, prezența mai multor planete gigant este dedusă pe baza nevoii de menținere a acestor centuri de praf.
Se crede că este cazul pentru propriul nostru sistem solar, unde acum 4 miliarde de ani, planetele uriașe au deviat cometele care treceau spre Soare. Aceasta a avut ca rezultat bombardarea grea târzie, unde planetele interioare au fost supuse nenumăratelor impacturi care sunt încă vizibile și astăzi. Oamenii de știință cred, de asemenea, că în această perioadă migrațiile din Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun au deviat praful și corpurile mici pentru a forma Centura Kuiper și Centura Asteroidă.
Dr. Meshkat și echipa sa au remarcat, de asemenea, că sistemele examinate conțineau mult mai mult praf decât sistemul nostru solar, care ar putea fi atribuit diferențelor de vârstă. În cazul sistemelor care au aproximativ 1 miliard de ani, prezența crescută a prafului ar putea fi rezultatul unor corpuri mici care nu au format încă corpuri mai mari. Din aceasta, se poate deduce că sistemul nostru solar a fost și odată mult mai praf.
Cu toate acestea, autorii notează că este posibil ca sistemele pe care le-au observat - care au o planetă uriașă și un disc de resturi - să conțină mai multe planete care pur și simplu nu au fost încă descoperite. În final, ei recunosc că este nevoie de mai multe date înainte ca aceste rezultate să poată fi considerate concludente. Între timp, acest studiu ar putea servi drept ghid în ceea ce privește locurile unde se pot găsi exoplanete.
După cum a declarat Karl Stapelfeldt, omul de știință principal al Biroului Programului de Explorare Exoplanetați al NASA și coautor al studiului:
„Arătând astronomilor unde misiunile viitoare, cum ar fi James Webb Space Telescope de la NASA, au cele mai bune șanse să găsească exoplanete gigantice, această cercetare deschide calea către descoperirile viitoare.”
În plus, acest studiu ar putea ajuta la informarea propriei noastre înțelegeri despre cum a evoluat Sistemul Solar de-a lungul a miliarde de ani. De ceva timp, astronomii au dezbătut dacă planetele precum Jupiter au migrat sau nu la pozițiile lor actuale și cum aceasta a afectat evoluția Sistemului Solar. Și continuă să existe dezbateri cu privire la modul în care s-a format Centura principală (adică gol de plin).
Ultimul, dar nu în ultimul rând, ar putea informa sondaje viitoare, făcându-i pe astronomi să știe ce sisteme stelare se dezvoltă pe aceeași linie ca și a noastră, acum miliarde de ani. Oriunde sistemele cu stele au discuri cu resturi, acestea deduc prezența unui gigant de gaz deosebit de masiv. Și acolo unde au un disc cu două curele de praf proeminente, pot deduce că și acesta va deveni un sistem care conține multe planete și două centuri.
