Hubble objevil protoplanetu, která by mohla převrátit modely formování planet

Hubbleův vesmírný teleskop NASA zobrazil přímý důkaz formování protoplanety podobné Jupiteru prostřednictvím toho, co výzkumníci popisují jako „intenzivní a násilný proces“. Tento objev podporuje dlouho diskutovanou teorii o tom, jak vznikaly planety jako Jupiter, nazývanou „nestabilita disku“.

Nový svět ve výstavbě je zasazen do protoplanetárního disku prachu a plynu s charakteristickou spirální strukturou, která kolem něj obíhá a obklopuje mladou hvězdu, jejíž stáří se odhaduje na dva miliony let. Bylo to přibližně ve věku naší sluneční soustavy, kdy probíhala formace planet. (Sluneční soustava je v současnosti stará 4,6 miliardy let.)

„Příroda je inteligentní, dokáže vytvářet planety mnoha různými způsoby,“ řekl Thayne Currie ze Subaru Telescope a Eureka Scientific, hlavní autor studie.

Všechny planety jsou vyrobeny z materiálu, který vznikl v hvězdném disku. Dominantní teorie o formování planet Jovian se nazývá „narůstání jádra“, což je přístup zdola nahoru, při kterém planety zasazené do disku vyrůstají z malých těles – velikostí od prachových zrn po kameny – a při obíhání kolem se srazí a slepí. hvězda. Toto plynné jádro se pak pomalu hromadí z disku. Naproti tomu přístup nestability disku je model shora dolů, ve kterém jak se masivní disk kolem hvězdy ochlazuje, gravitace způsobí, že se disk rychle rozpadne na jeden nebo více fragmentů hmoty planety.

Nově vzniklá planeta, nazvaná AB Aurigae b, je pravděpodobně asi devětkrát větší než Jupiter a obíhá kolem své hostitelské hvězdy ve vzdálenosti 8,6 miliardy mil, což je více než dvojnásobek vzdálenosti Pluta od našeho Slunce. V této vzdálenosti by trvalo velmi dlouho, pokud by tomu tak bylo, než by se primární akrecí vytvořila planeta velikosti Jupiteru. To vede výzkumníky k závěru, že nestabilita disku umožnila vznik této planety na tak velkou vzdálenost. Ostře kontrastuje s předpověďmi formování planet podle široce uznávaného modelu akrece jádra.

Nová analýza kombinuje data ze dvou Hubbleových přístrojů: zobrazovacího spektrometru kosmického dalekohledu a blízké infračervené kamery a spektrografu pro více objektů. Tyto údaje byly porovnány s údaji získanými z nejnovějšího planetárního zobrazovacího přístroje zvaného SCExAO na japonském 8,2metrovém dalekohledu Subaru umístěném na vrcholu Mauna Kea na Havaji. Bohatství dat z vesmírných a pozemských dalekohledů se ukázalo jako zásadní, protože odlišení malých planet od složitých vlastností disku, které nemají nic společného s planetami, je velmi obtížné.

„Vysvětlení tohoto systému je velmi obtížné,“ řekl Corey. „To je jeden z důvodů, proč potřebujeme HST pro tento projekt – čistý obraz pro lepší oddělení světla od disku a jakékoliv planety.“

Pomocnou ruku podala i sama příroda: masivní disk prachu a plynu obíhající kolem hvězdy AB Aurigae se naklonil téměř čelem k našemu pohledu ze Země.

Curie zdůraznil, že dlouhověkost HST hraje zvláštní roli při pomoci výzkumníkům měřit oběžnou dráhu protoplanety. Původně byl velmi skeptický, že AB Aurigae b byla planeta. Archivní data z HST v kombinaci se snímky ze Subaru se ukázaly jako zlomový bod v jeho změně názoru.

„Tento pohyb jsme nebyli schopni detekovat rok nebo dva,“ řekl Corey. „Hubble poskytl časovou základnu spolu s daty Subaru na 13 let, což bylo dost na to, aby bylo možné detekovat orbitální pohyb.“

„Tento výsledek vylepšuje pozemská a vesmírná pozorování a vrátíme se zpět v čase s archivními pozorováními z Hubblea,“ dodal Olivier Guyon z University of Arizona, Tucson, a Subaru Telescope, Havaj. „AB Aurigae b byl nyní zkoumán na více vlnových délkách a objevil se konzistentní obraz – velmi solidní obraz.“

Výsledky týmu byly zveřejněny ve vydání ze 4. dubna přírodní astronomie.

„Tento nový objev je silným důkazem toho, že některé plynné obří planety se mohou tvořit prostřednictvím mechanismu nestability disku,“ řekl Alan Buss z Carnegie Institution for Science ve Washingtonu, DC. „Nakonec, gravitace je vše, na čem záleží, protože pozůstatky procesu formování hvězd se nakonec spojí gravitací a vytvoří planety, tak či onak.“

Pochopení počátků formování planet podobných Jupiteru poskytuje astronomům širší kontext v historii naší sluneční soustavy. Tento objev připravuje půdu pro budoucí studie chemického složení protoplanetárních disků, jako je AB Aurigae, včetně vesmírného teleskopu Jamese Webba od NASA.