Tvoří se kolem této vzdálené planety obřího plynu měsíce?

Složený obraz disku kolem mladé hvězdy PDS 70, 370 světelných let daleko. Jsou označeny 2 planety systému. Astronomové zjistili, že mladá planeta označená jako PDS 70 c má cirkulační disk, možné místo narození exomoonů. Obrázek přes ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / A. Isella / ESO.

Je dobře známo, že planety se rodí v oběžných discích plynu a prachu, které obklopují mladé hvězdy, a mnoho z nich byly pozorovány astronomy. Podobně se předpokládá, že se měsíce vytvoří na podobných discích obklopujících planety, ale ty byly těžší najít. Tento měsíc (11. července 2019) astronomové oznámili objev právě takového disku obklopujícího mladou planetu plynných obří v systému hvězd PDS 70, vzdáleném 370 světelných let. Je to vůbec první pozorování druhu cirkulačního disku, o kterém se věří, že porodilo měsíce Jupiteru v naší sluneční soustavě před více než 4 miliardami let.

Tento recenzovaný dokument byl publikován v The Astrophysical Journal Letters 11. července.

Vědci se domnívají, že je podobný druhu disku, který kdysi obklopoval Jupiter a porodil jeho mnoho měsíců, protože obklopuje stále se vyvíjející planetu mladých plynných obří, nazvanou PDS 70 c. Jak astronomka Andrea Isella z Rice University vysvětlila:

Planety se tvoří z disků plynu a prachu kolem nově se formujících hvězd, a pokud je planeta dostatečně velká, může si vytvořit svůj vlastní disk, když shromažďuje materiál na své oběžné dráze kolem hvězdy. Jupiter a jeho měsíce jsou například malou planetární soustavou v naší sluneční soustavě a věří se, že Jupiterovy měsíce vznikly z cirkulačního disku, když byl Jupiter velmi mladý.

Jak Isella také uvedla v článku pro Národní radioastronomickou observatoř (NRAO):

Poprvé můžeme přesvědčivě vidět výmluvné znaky cirkulačního disku, který pomáhá podporovat mnoho současných teorií formování planety. Porovnáním našich pozorování s infračervenými a optickými obrazy s vysokým rozlišením můžeme jasně vidět, že jinak záhadná koncentrace malých prachových částic je ve skutečnosti planetový disk prachu, první takový rys, který byl přesvědčivě pozorován.

Porovnání cirkulačního disku a PDS 70 c, jak je vidět z ALMA (vlevo) a dříve z VLT (vpravo). Infračervený obraz z VLT ukázal druhou planetu PDS 70 b, ale ne PDS 70 c nebo disk. Obrázek přes A. Isella / ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Rice University.

Předpokládá se, že tyto druhy cirkulačních disků nevydrží velmi dlouho, nejvýše asi 10 milionů let, aby je astronomové našli, musí se podívat na velmi mladé hvězdné systémy, kde se planety stále formují. Dosud bylo nalezeno jen několik kandidátských planet. Podle Iselly:

Existuje několik kandidátských planet, které byly detekovány na discích, ale jedná se o velmi nové pole a o všech se stále diskutuje. (PDS 70 ba PDS 70 c) patří mezi nejrobustnější, protože došlo k nezávislému pozorování s různými nástroji a technikami.

Astronomové objevili tento objev pomocí obrovské antény 66 antény Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) v Chile; milimetrové vlnové rádiové signály odhalily přítomnost prachových zrn, kde PDS 70c a její sesterská planeta, PDS 70 b, se stále tvoří ve větším obvodovém disku.

PDS 70 b byl poprvé pozorován v roce 2018 pomocí nástroje SPHERE na velmi velkém dalekohledu Evropské jižní observatoře (VLT). SPHERE použil infračervené světlo, aby viděl formující se planety v prachovém disku. V červnu tohoto roku astronomové použili jiný přístroj VLT s názvem MUSE, který pozoruje viditelnou vlnovou délku světla zvanou H-alfa. Tato vlnová délka je emitována, když vodík dopadne na hvězdu nebo planetu a stane se ionizovanou. To bylo ještě lepší pro potvrzení, že planety tam skutečně byly, jak vysvětlila Isella:

H-alfa nám dává větší jistotu, že se jedná o planety, protože to naznačuje, že stále čerpají plyn a prach a rostou.

Obrázek ALMA systému PDS 70, ukazující větší obvodový disk obklopující mladou hvězdu. Dvě malé šmouhy jsou dvě stále se formující planety. Obrázek přes ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / A. Isella.

Nová pozorování ALMA přidávají k tomuto předchozímu důkazu a ukazují, že nejen planety jsou skutečné, ale mají také takové disky, které by je měly tvořit měsíce. Isella dodala:

Je to doplněk k optickým datům a poskytuje zcela nezávislé potvrzení, že tam něco je.

Pozorování ALMA jsou cenná, protože jsou méně omezená než pozorování VLT. Jak vysvětlila Isella:

To znamená, že se budeme moci vrátit k tomuto systému v různých časových obdobích a snadněji zmapovat oběžné dráhy planet a koncentraci prachu v systému. To nám poskytne jedinečné vhledy do orbitálních vlastností solárních systémů v jejich nejranějších stádiích vývoje.

Novější data ALMA také ukazují, že mezi oběma planetami existují výrazné rozdíly. Nejvnitřnější, PDS 70 b, je přibližně ve stejné vzdálenosti od své hvězdy jako Uran od Slunce a má za sebou prachovitý prach. Podle Iselly:

Co to je a co to znamená pro tento planetární systém, není dosud známo. Jedinou přesvědčivou věcí, kterou můžeme říci, je, že je dost daleko od planety, aby byla nezávislou funkcí.

PDS 70 c, nejvzdálenější ze dvou planet, jasně září v infračervených a vodíkových pásmech světla. To znamená, že je to do značné míry plně formovaná planeta, ačkoli další povrchový plyn je stále sifonován na povrch planety. PDS 70 c leží přibližně ve stejné vzdálenosti od své hvězdy jako Neptun je od našeho Slunce a jeho hmotnost se odhaduje na 1-10násobek hmotnosti Jupiteru. Pokud je na větším konci této stupnice, mohla by mít podle planety Isona měsíce:

Pokud je planeta na větším konci tohoto odhadu, je docela možné, že kolem ní mohou být měsíce velikosti planety.

Andrea Isella. Obrázek přes Rice University.

Jeden možný měsíc velikosti planety - možná - již byl nalezen, obíhající kolem plynové obří planety Kepler-1625b, vzdálené 8 000 světelných let. Tento Měsíc, pokud je skutečný, je o velikosti Neptunu, něco neslýchaného v naší sluneční soustavě. Tento potenciální objev je však stále předmětem velké debaty a dosud nebyl potvrzen.

Tato zjištění jsou vzrušující, protože planetární vědci dlouho věděli, že planety v jiných solárních systémech by měly mít měsíce, stejně jako v naší vlastní sluneční soustavě. Najít je však obtížné a nikdo z nich nebyl dosud potvrzen, protože jsou mnohem menší než jejich hostitelské planety. Pokud jsou cirkumplanetární disky jako ten, který obklopuje PDS 70 c, běžné, znamenalo by to, že měsíce jsou pravděpodobně také běžné. Někteří, možná dokonce i mnozí z nich, mohou být v naší sluneční soustavě oceánské měsíce, jako je Evropa a Enceladus, kde by život mohl existovat.

Nalezení dalších takových cirkumplanetárních disků také pomůže astronomům lépe pochopit, jak se planetární systémy vytvářejí celkově, podle Iselly:

Je toho hodně, čemu nerozumíme, jak se planety tvoří, a nyní máme konečně nástroje, které umožňují přímá pozorování a začnou odpovídat na otázky o tom, jak se formovala naše sluneční soustava a jak by se mohly tvořit další planety.

Umělcova koncepce oběhového disku plynu a prachu obklopujícího mladou plynovou obří planetu PDS 70 c. Důkazy naznačují, že na tomto disku mohou vznikat měsíce. Obrázek přes NRAO / AUI / NSF / S. Dagnello.

Sečteno a podtrženo: Poprvé astronomové potvrdili cirkulační disk plynu a prachu kolem mladé plynné obří planety, kde by se mohly tvořit mimozemské měsíce.

Zdroj: Detekce emise kontinuálního submilimetru spojeného s protoplanety kandidátů

Přes Rice University

Prostřednictvím observatoře Astronomie národního rádia