La 370 de ani lumină de noi, un sistem solar produce planete pentru copii. Steaua din centrul tuturor este tânără, având doar 6 milioane de ani. Și bebelușii săi sunt două planete enorme, probabil ambii giganti ai gazelor, care alăptează cu materii gazoase de pe discul circumsolar al stelei.
Steaua gazdă a acestui sistem se numește PDS 70. PDS 70 este puțin mai mic și mai puțin masiv decât Soarele nostru, și este încă înrădăcinând materia în sine. Această tânără vedetă este o stea T Tauri, ceea ce înseamnă practic că sunt foarte tineri și abia încep în viață. Deoarece este atât de tânără, planetele sunt încă în proces de formare pe orbită în jurul ei. Și să vezi că planetele încă încă se formează este ceva ce astăzi astronomii încep să se priceapă.
„Aceasta este prima detecție lipsită de ambiguitate a unui sistem pe două planete care sculptează un disc pe disc.”
Julien Girard, Institutul de Știință al Telescopului Spațial.
Ceea ce face ca imaginile acestor planete tinere, care încă formează, să fie interesante este faptul că sunt dovezi care susțin teoria noastră îndelungată despre cum se formează planetele în sistemele solare tinere. Această teorie se numește Ipoteza Nebulară și a existat de zeci de ani, dar fără dovezi observaționale să o susțină.
Ipoteza Nebulară
Stelele se formează din nori masivi de hidrogen mai ales numiți nori moleculari. Norii moleculari sunt gravitațional instabili și gazul tinde să se aglomereze. În cele din urmă, una dintre aceste aglomerații începe să se balanseze și să devină din ce în ce mai mare. Pe măsură ce face acest lucru, norul se abate ca o clătită și începe să se rotească, iar când clumpul central devine suficient de dens, se aprinde într-o fuziune și se naște o stea. Multe stele sunt în sisteme binare, când două stele se formează din norul molecular.
Dar steaua din centru nu este singura aglomerație. În gazul rotativ se formează alte aglomerate mai mici și se pot forma în planete. Unele dintre planetele gazoase, cum ar fi Jupiter și Saturn în propriul nostru sistem solar, pot deveni foarte mari. (Astronomii se referă uneori la Jupiter și Saturn ca la „stele eșuate”, deoarece erau pe drum spre a deveni stele, dar nu prea puteau ajunge acolo.)
Dacă ai putea îngheța procesul acolo, ai vedea o stea tânără în centrul unui nor plat, rotativ de gaz. Dar în gaz, veți vedea goluri în formă de inel, în care planetele sunt ocupate mătura material și devin, bine, planete. Acest proces se numește acreție. Și nu mai este un nor molecular, acum se numește „disc protoplanetar”, deoarece este o formă a discului și se formează protoplanete în el.
Și asta este exact ceea ce văd astronomii.
Văzând planetele reale
Ce este fain în legătură cu aceste imagini noi este că nu putem vedea doar golurile și inelele care semnalează prezența unei planete, ci putem vedea singure planetele reale. Și este doar a doua oară când vedem cu siguranță un sistem pe două planete care face lacune în disc. (Un sistem pe patru planete numit HR 8799 a fost imaginat în 2008.)
„Am fost foarte surprinși când am găsit a doua planetă.”
Sebastiaan Haffert, autor principal, Observatorul Leiden.
„Aceasta este prima detecție fără ambiguitate a unui sistem pe două planete care sculptează un disc pe disc”, a declarat Julien Girard, de la Institutul de Științe ale Telescopului Spațial din Baltimore, Maryland.
În acest nou studiu, publicat în numărul 3 iunie al Nature Astronomy, echipa de astronomi a folosit Spectrograful MUSE de pe foarte mare telescop al Observatorului European (VLT.)
Văzând în interiorul unui disc protoplanetar este o sarcină grea. Nu numai că steaua este foarte luminoasă, dominând imaginea, dar tot gazul și praful din disc pot bloca lumina care vine de pe planetele care formează. Instrumentul MUSE are puterea de a sorta blocarea luminii emise de hidrogenul din cloud, ceea ce este un semn al hidrogenului care se acumulează în planetele care încă formează.
„Am fost foarte surprinși când am găsit a doua planetă”, a declarat Sebastiaan Haffert, de la Observatorul Leiden, autorul principal al lucrării.
„Cu facilități precum ALMA, Hubble sau telescoape optice mari la sol cu optică adaptivă, vedem discuri cu inele și lacune peste tot. Întrebarea deschisă a fost: există planete acolo? În acest caz, răspunsul este da ”, a explicat Girard.
Ceea ce a văzut echipa a fost o planetă numită PDS 70c. (O altă planetă din același sistem, numită PDS 70b, a fost observată pentru prima dată în urmă cu aproximativ un an.)
Noua planetă, PDS 70c, se află aproape de marginea exterioară a discului și se află la aproximativ 3,3 miliarde de mile de stea. Cam la aceeași distanță cu care este Neptun față de Soare. Astronomii au doar estimări preliminare ale masei planetei, dar estimează că 70C PDS este între 1 și 10 ori mai masiv decât Jupiter.
Planeta descoperită anterior, PDS 70b, se află la aproximativ 2 miliarde de mile de stea, cam la fel ca Uranus în Sistemul nostru solar. Masa este între 4 și 17 ori mai mare decât Jupiter.
Acum așteptăm. Pentru Telescopul James Webb
Obținerea de imagini cu aceste exoplanete tinere este un fel de accident fericit pentru spectrografia MUSE. Instrumentul a fost inițial dezvoltat pentru a studia galaxiile și grupurile de stele. Dar, după cum se dovedește, este bine să găsești exoplanete în procesul de formare. Și acel accident a ajutat la mutarea ipotezei nebulare de la ipoteză la teoria acceptată.
„Acest nou mod de observare a fost dezvoltat pentru a studia galaxiile și grupurile de stele la o rezoluție spațială mai mare. Dar acest nou mod îl face, de asemenea, potrivit pentru imagistica exoplanetă, care nu a fost driverul științific original pentru instrumentul MUSE ”, a spus Haffert.
În viitor, (viitorul care continuă să întârzie), Telescopul spațial James Webb (JWST) va avansa studiul planetelor tinere care se formează în aceste discuri. Odată ce așteptarea interminabilă a acelui telescop spațial avansat, puterea sa ar trebui să le permită astronomilor să zero la lungimi de undă foarte specifice ale luminii emise prin acumularea de hidrogen.
Asta înseamnă că oamenii de știință vor putea măsura temperatura gazului de hidrogen din disc, precum și densitatea acestuia. Cunoașterea ambelor lucruri ne va ajuta să înțelegem cu adevărat cum se formează planetele gigantice pe gaz.
Însă, deocamdată, cel puțin avem imagini cu planetele, iar când astronomii privesc în galaxie și văd aceste sisteme stelare tinere și golurile din discuri, pot fi siguri că există într-adevăr planete acolo.
