Dowody na istnienie ukrytej planety w dysku IM Lupi

Dysk otaczający gwiazdę IM Lupi stał się bardziej wyraźny w ciągu ostatnich kilku lat dzięki nowym obserwacjom, które ukazały spirale, załamania i inne ciekawe struktury. Czy przyczyną tych wszystkich właściwości może być ukryta planeta?

Obraz z VLT pokazujący pyłowy dysk otaczający młodą gwiazdę MI Lupi, której położenie zaznaczono szarym okręgiem.
Źródło: ESO/H. Avenhaus i inni./DARTT-S collaboration.

Szczegółowy dysk
IM Lupi to młoda gwiazda z intrygującym dyskiem protoplanetarnym. Obserwacje dysku IM Lupi w ciągu ostatnich kilku lat wykazały, że dysk nie rotuje równomiernie; istnieje kilkanaście „załamań”, w których gaz porusza się w innym tempie niż to, którego spodziewalibyśmy się w przypadku gładko rotującego dysku. Ponadto, na górnej powierzchni dysku odciśnięty jest spiralny wzór.

Poprzednie badania sugerowały, że właściwości te mogą sygnalizować, że rozbudowany dysk IM Lupi może zawierać planetę krążącą wokół gwiazdy w odległości 117 jednostek astronomicznych. W nowej publikacji zespół kierowany przez Harrisona Verriosa (Monash University, Australia) poddaje tę teorię próbie.

Na polowaniu na planety
Verrios i współpracownicy wykorzystali modelowanie hydrodynamiczne, aby zrozumieć, jak obecność planety wpłynęłaby na dysk IM Lupi. Oprócz modelowania dysku bez planety jako przypadku kontrolnego, zespół zbadał efekty obecności planety o masie 2, 3, 5 lub 7 razy większej od masy Jowisza, krążącej wokół gwiazdy centralnej w odległości 100-120 j.a.

W celu porównania z obserwacjami, zespół wygenerował obrazy ze swoich modeli hydrodynamicznych. W szczególności wymodelowali emisję z dysku na długości fali 1,25 mm (która śledzi ciepły pył) i 1,6 μ (która pokazuje spolaryzowane światło rozproszone na dysku). Zespół odkrył, że poprzez włączenie planety do symulacji, mógł odtworzyć wszystkie obserwowane załamania prędkości, jak również charakterystyczny wzór spiralny na powierzchni dysku. Modele zespołu przewidziały również, że ślad wytworzony przez ruch planety powinien być widoczny na mapach prędkości, a obserwacje ściśle pasują do tej prognozy. Ogólnie rzecz biorąc, autorzy stwierdzili, że planeta o masie 2-3 mas Jowisza krążąca w odległości 100 j.a. daje najlepsze dopasowanie do obserwacji.

Zaburzenia dyskowe – wyjaśnienie
Czy to badanie wyklucza możliwość, że struktury dysku MI Lupi mają inną przyczynę, taką jak niestabilność grawitacyjna? Dyski protoplanetarne są znane z posiadania właściwości naśladujących sygnały planet i potrzeba więcej pracy, aby potwierdzić planetę schowaną w dysku MI Lupi – ale symulacje autorów sugerują, że planeta może wyjaśnić wszystkie intrygujące właściwości dysku bez odwoływania się do innej przyczyny.

Wcześniej naukowcy wysnuli teorię, że planeta może zakłócać swój dysk tylko w małym regionie bezpośrednio otaczającym planetę, co sugerowałoby, że bardziej rozległe zaburzenia w dysku IM Lupi muszą mieć inną przyczynę. Jednakże Verrios i współautorzy odkryli, że w ich symulacjach pojawiły się rozległe właściwości, co sugeruje, że planety mogą mieć bardziej dalekosiężne skutki niż przewidywano.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Czarna dziura wyrzuca gwiezdne szczątki

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii

Astronomowie są świadkami, jak umierająca gwiazda osiąga swój koniec