Astronomové prozkoumávají 4 obří planety obíhající velmi mladou hvězdu

Artistův koncept 4 obřích planet obíhajících kolem hvězdy CI Tau. Astronomové se hádají o tom, jak se utvářeli kolem takové mladé hvězdy. Obrázek přes Amanda Smith / Astronomy Institute.

Plynné obří planety - jako Jupiter a Saturn v naší vlastní sluneční soustavě - jsou zjevně běžné v naší galaxii. Víme, že díky dalekohledům na zemi i ve vesmíru, které byly v posledních několika desetiletích zaneprázdněny hledáním exoplanet obíhajících vzdálené hvězdy. Mnoho takových světů bylo nyní objeveno, včetně obřích planet větších než Jupiter, obíhajících velmi blízko jejich hvězd. Většina z těchto obřích planet byla nalezena na oběžné dráze více vyvinutých nebo zralých hvězd, na rozdíl od našeho slunce, které je považováno za středního věku .

Ale nyní astronomové narazili na planetární systém, včetně obřích planet, který je mnohem mladší . Velmi mladá hvězda CI Tau má čtyři masivní planety, dvě o hmotnosti planety naší sluneční soustavy Saturn, jedna o hmotnosti Jupiteru (největší planety v naší sluneční soustavě) a čtvrtá asi desetinásobná hmotnost Jupiteru. Nová zjištění byla zveřejněna v novinách v recenzovaném časopise The Astrophysical Letters 4. října 2018.

Je to poprvé, kdy bylo objeveno tolik masivních planet, jako jsou tyto, obíhající kolem takové mladé hvězdy. Jak hvězdy jdou, CI Tau je stále v podstatě dítě, staré jen asi 2 miliony let. Naproti tomu naše vlastní hvězda, slunce, je stará asi 4, 6 miliardy let. CI Tau se nachází asi 500 světelných let od Země, v oblasti galaxie, která je aktivní školkou novorozených hvězd. CI Tau je stále obklopen diskem plynu a prachu. Tyto obří disky - nazývané protoplanetární disky - jsou formačními materiály pro planety, měsíce a jiná těla.

Ale nyní víme, že v tomto systému jsou již také obrovské planety.

Podle Christophera Johnse-Krulla na Rice University, hlavní autor předchozí studie o planetě Jupiter-mass CI Tau b:

Po celá desetiletí se konvenční moudrost domnívala, že vytvoření velkých planet s hmotností Jupiteru trvá minimálně 10 milionů let. To bylo zpochybněno v průběhu posledního desetiletí a bylo nabídnuto mnoho nových nápadů, ale konečný výsledek je, že pokud chceme doufat, že plně pochopíme formování planety, musíme identifikovat několik nově vytvořených planet kolem mladých hvězd.

Falešný obrázek z submilimetrového interferometrického dalekohledu ukazující obvodový disk plynu a prachu obklopující hvězdu CI Tau. Obrázek přes Stephane Guilloteau / University of Bordeaux.

Planeta hmotných hmot Jupiter CI Tau b byla astronomům známa. Je to nejbližší planeta ke své hvězdě, která obíhá blíže než Merkur k našemu slunci. Je známá také jako horký Jupiter - obří horký plynný obří svět obíhající velmi blízko u své hvězdy.

Systém CI Tau je neobvyklý tím, že má tyto čtyři obří planety, protože je tak mladý. Nyní se odhaduje, že 1 procento všech hvězd má horké Jupitery, ale většina z těchto hvězd je stokrát starší než CI Tau. As Cathie Clarkeová z Astronomického ústavu v Cambridge a první autor studie vysvětlil:

V současné době nelze říci, zda je extrémní planetární architektura v CI Tau běžná v horkých systémech Jupiter, protože způsob, jakým byly tyto sourozenecké planety detekovány, by svým účinkem na protoplanetární disk nefungoval ve starších systémech, které již přestaly fungovat mít protoplanetární disk.

Artistův koncept nejvnitřnější ze 4 planet, „horký Jupiter“, který je desetkrát hmotnější než Jupiter. Obrázek přes C. Carreau / ESA.

Tito astronomové vyjádřili zmatek, který obě vnější planety v systému CI Tau dokázaly vytvořit. Podle Clarka:

Modely formování planet mají tendenci soustředit se na to, aby byly schopny vyrobit typy planet, které již byly pozorovány, takže nové objevy nutně neodpovídají modelům. Planety se saturnovou hmotou by se měly tvořit nejprve nashromážděním pevného jádra a následným tažením do vrstvy plynu nahoře, ale tyto procesy by měly být velmi pomalé ve velkých vzdálenostech od hvězdy. Většina modelů se bude snažit vytvořit planety této hmoty v této vzdálenosti.

Vědci, vedeni University of Cambridge, použili Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) k hledání dalších planetárních sourozenců jednoho známého kojeneckého žhavého Jupitera. Hledání se rozhodně vyplatilo. Získané obrázky odhalily tři odlišné mezery v protoplanetárním disku, které byly podle počítačového modelování pravděpodobně způsobeny třemi dalšími planetami s plynovými obry.

Obrázek kontinuálního milimetru s vysokým rozlišením protoplanetárního disku obklopujícího mladou hvězdu CI Tau. Obrázek přes C. Clarke, M. Tazzari, A. Juhász, et. al.

Se čtyřmi obřími planetami, o nichž je nyní známo, že obíhají kolem CI Tau, se astronomové zajímají ... mohl by systém obsahovat i menší skalnaté planety, jako je Země? Jak vysvětlila Lisa Prato z Lowell Observatory, spoluautor předchozí zprávy o CI Tau b:

Tento výsledek je jedinečný, protože ukazuje, že obří planeta se může vytvořit tak rychle, že je stále přítomen zbytkový plyn a prach, z nichž se vytvořila mladá hvězda obklopující systém na disku typu Frisbee. Obrovská formace planet ve vnitřní části tohoto disku, kde je umístěna CI Tau b, bude mít výrazný dopad na region, kde se potenciálně tvoří i menší pozemské planety.

Dále astronomové plánují studovat tento planetární systém na různých vlnových délkách a dozvědět se více o tom, jak se tyto velmi mladé - ale obří - planety formovaly.

Sečteno a podtrženo: Objev čtyř obřích planet obíhajících velmi mladou hvězdu CI Tau překvapil astronomy!

Zdroj: Milimetrové zobrazování milimetrového disku CI Tau protoplanetárního disku s vysokým rozlišením: Masivní soubor protoplanet od 0, 1 do 100 au

Přes univerzitu v Cambridge