Hubble odkrywa planetę formującą się w niekonwencjonalny sposób

Naukowcy korzystający z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a złapali planetę w stanie czegoś, co można porównać do „flash fry” — gwałtownego i intensywnego procesu zwanego niestabilnością dysku. W tej metodzie zamiast planety, która rośnie i buduje się z małego jądra gromadzącego materię i gaz, dysk protoplanetarny wokół gwiazdy ochładza się, a grawitacja powoduje, że rozpada się na jeden lub więcej fragmentów o masie planety.

Astronomowie od dawna poszukiwali wyraźnych dowodów na istnienie tego procesu jako realnego kandydata do formowania dużych planet podobnych do Jowisza, a rozdzielczość i długowieczność Hubble’a okazały się kluczowym brakującym elementem układanki.

Kosmiczny Teleskop Hubble’a NASA bezpośrednio sfotografował dowody na formowanie się protoplanety podobnej do Jowisza w wyniku tego, co naukowcy opisują jako „intensywny i gwałtowny proces”. Odkrycie to potwierdza długo dyskutowaną teorię formowania się planet takich jak Jowisz, zwaną „niestabilnością dysku”.

Budowany nowy świat jest osadzony w protoplanetarnym dysku pyłu i gazu z wyraźną spiralną strukturą wirującą wokół młodej gwiazdy, której wiek szacuje się na około 2 miliony lat. To mniej więcej w wieku naszego Układu Słonecznego, kiedy trwało formowanie się planet. (Wiek Układu Słonecznego wynosi obecnie 4,6 miliarda lat.)

Natura jest sprytna; może wytwarzać planety na wiele różnych sposobów.powiedział Thayne Currie z Teleskopu Subaru i Eureka Scientific, główny badacz.

Wszystkie planety zbudowane są z materiału pochodzącego z dysku okołogwiazdowego. Dominująca teoria formowania się jowiszowych planet nazywa się „akrecją jądra”, podejściem oddolnym, w którym planety osadzone w dysku wyrastają z małych obiektów – o rozmiarach od ziaren pyłu po głazy – zderzających się i sklejających się, gdy krążą wokół gwiazdy. Ten rdzeń następnie powoli gromadzi gaz z dysku. W przeciwieństwie do tego, podejście polegające na niestabilności dysku jest modelem odgórnym, w którym gdy masywny dysk wokół gwiazdy stygnie, grawitacja powoduje, że dysk gwałtownie rozpada się na jeden lub więcej fragmentów o masie planety.

Nowo powstająca planeta, zwana AB Aurigae b, jest prawdopodobnie około dziewięć razy masywniejsza od Jowisza i krąży wokół swojej gwiazdy macierzystej w ogromnej odległości ponad dwa razy dalej niż Pluton od naszego Słońca. Z tej odległości zajęłoby bardzo dużo czasu, jeśli w ogóle, aby planeta wielkości Jowisza uformowała się w wyniku akrecji jądra. Prowadzi to naukowców do wniosku, że niestabilność dysku umożliwiła tej planecie formowanie się na tak dużej odległości. I jest to uderzający kontrast z oczekiwaniami dotyczącymi formowania się planet przez powszechnie akceptowany model akrecji jądra.

Nowa analiza łączy dane z dwóch instrumentów Hubble’a: Space Telescope Imaging Spectrograph i Near Infrared Camera oraz Multi-Object Spectrograph. Dane te zostały porównane z danymi uzyskanymi z najnowocześniejszego instrumentu do obrazowania planet o nazwie SCExAO na japońskim 8,2-metrowym Teleskopie Subaru, znajdującym się na szczycie Mauna Kea na Hawajach. Bogactwo danych z teleskopów kosmicznych i naziemnych okazało się kluczowe, ponieważ rozróżnienie między młodymi planetami a złożonymi cechami dysku niezwiązanymi z planetami jest bardzo trudne.

Interpretacja tego systemu jest niezwykle trudna. To jeden z powodów, dla których potrzebowaliśmy Hubble’a do tego projektu — czystego obrazu, aby lepiej oddzielić światło od dysku i dowolnej planety. powiedział Currie.

Pomocna dłoń pomogła również sama natura: ogromny dysk pyłu i gazu wirujący wokół gwiazdy AB Aurigae jest pochylony niemal twarzą do naszego widoku z Ziemi.

Currie podkreślił, że długowieczność Hubble’a odegrała szczególną rolę w pomaganiu naukowcom w pomiarze orbity protoplanety. Początkowo był bardzo sceptyczny, że AB Aurigae b była planetą. Dane archiwalne z Hubble’a w połączeniu z obrazami z Subaru okazały się punktem zwrotnym w zmianie jego zdania.

Nie mogliśmy wykryć tego ruchu przez około rok lub dwa lata. Hubble dostarczył linii bazowej czasu, w połączeniu z danymi Subaru, z 13 lat, co było wystarczające do wykrycia ruchu orbitalnego.informuje Currie.
Ten wynik wykorzystuje obserwacje naziemne i kosmiczne i możemy cofnąć się w czasie dzięki obserwacjom archiwalnym Hubble’a. AB Aurigae b była teraz analizowana w wielu długościach fal i wyłonił się spójny obraz – taki, który jest bardzo solidny. dodał Olivier Guyon z University of Arizona w Tucson i Subaru Telescope na Hawajach.
informacja: HUBBLESITE