Ogromne planety w dyskach protoplanetarnych nowo narodzonych gwiazd

Zespół amerykańskich astronomów wysunął hipotezę, że spiralne dyski okrążające młode gwiazdy mogą być dowodem na to, że wewnątrz tych dysków krążą ogromne, niewidoczne jeszcze planety.

Chociaż astronomowie skatalogowali tysiące planet krążących wokół innych gwiazd, zaobserwowanie początkowego stadium tworzenia się egzoplanet jest bardzo trudne, gdyż powstają one w dysku gazu i pyłu otaczającego nowo narodzoną gwiazdę. Dysk ten nazywamy protoplanetarnym.

Wnioski, że planety mogą zdradzać swoją obecność modyfikując dysk protoplanetarny w dużej mierze opierają się na szczegółowym modelowaniu komputerowym pokazującym, w jaki sposób ewoluuje dysk gazowo-pyłowy wokół nowo narodzonej gwiazdy. Modelowanie to zostało przeprowadzone przez dwa zespoły NASA pod kierownictwem Ruobinga Donga z Lawrence Berkeley National Laboratory i Zhaohuana Zhu z Princeton University. Wyniki ich badań zostały opublikowane 5 sierpnia w The Astrophysical Journal Letters.

Trudno jest dostrzec podejrzewaną planetę w jasnym dysku protoplanetarnym otaczającym młodą gwiazdę. Jeżeli na podstawie badań astronomowie mogą określić cechy struktury dysku oraz przekonać się, że są one stworzone przez planetę, której nie widać, byłby to niezbitym dowodem na to, jak powstają planety. Taka metoda odkrywania planet pozasłonecznych różni się znacznie od tych stosowanych do tej pory. Może ona pomóc astronomom odkrywać planety w początkowych fazach cyklu tworzenia się oraz określić kiedy, jak i gdzie powstają.

Luki i pierścienie obserwowane w innych dyskach protoplanetarnych sugerują niewidoczne planety osadzone w dysku. Jednak luki, prawdopodobnie “oczyszczone” przez grawitację planety często nie pomagają określić jej położenia, również dlatego, że układ wielu planet może tworzyć wspólną lukę co sprawia, że trudno jest oszacować także ich ilość i masy.

Naziemne teleskopy sfotografowały dwa ogromne spiralne ramiona wokół dwóch młodych gwiazd SAO 206462 i MWC 758. Kilka innych pobliskich gwiazd także wykazuje jakby spirlane struktury. Jeżeli dysk protoplanetarny był bardzo masywny, miał wystarczająco dużo własnej grawitacji by stać się niestabilnym i stworzyć wzory przypominające fale. Jednak dyski wokół SAO 206462 i MWC 758 mają masę prawdopodobnie stanowiącą kilka procent masy swoich macierzystych gwiazd a zatem są stabilne grawitacyjnie.

Zespół stworzył symulację komputerową dynamiki dysku oraz tego, w jaki sposób promieniowanie gwiazdy się rozchodzi w dysku zawierającym planetę. Modelowanie to tworzy struktury spiralne bardzo podobne do tych obserwowanych. Wzajemne oddziaływanie grawitacyjne pomiędzy dyskiem i planetą tworzy regiony, w których gęstość gazu i pyłu wzrasta. Rotacja różnicowa dysku wokół gwiazdy rozmywa te zbyt gęste regiony w spiralne fale. Teraz astronomowie wiedzą, w jaki sposób planety tworzą ramiona spiralne dysku. Symulacje te również wskazują, że ramiona spiralne dostarczają informacji nie tylko na temat niewidocznej planety ale również dotyczące jej położenia i masy. Wynika z nich także, że gdyby nie było tam planet, dysk byłby “gładki”. Aby ogromne ramiona spiralne widoczne w układach SAO 206462 i MWC 758 mogły powstać, dyski powinny zawierać ogromne planety, przynajmniej dziesięciokrotnie masywniejsze niż Jowisz, największa planeta Układu Słonecznego.

Pierwsza planeta krążąca wokół zwykłej gwiazdy (nie pulsara) została odkryta w 1995 r. Dzięki naziemnym teleskopom oraz misji Kepler astronomowie skatalogowali już kilka tysięcy egzoplanet. Ponieważ jednak planety te znajdują się w dość starych układach gwiazdowych, nie daje to bezpośrednich wskazówek, w jaki sposób one powstają. Jest wiele teorii dotyczących tworzenia się planet, jednak jest bardzo niewiele prac bazujących na bezpośrednich obserwacjach potwierdzających te hipotezy.

Źródło: NASA

Urania-Postępy Astronomii

Popularne posty z tego bloga

Słaby, odległy obiekt odkryty na krańcach Pasa Kuipera

Tajemnica, w jaki sposób czarne dziury łączą się i zderzają, zaczyna się wyjaśniać

Ostatni duży posiłek naszej czarnej dziury