Астрономы впервые получили изображение молодых растущих планет

Астрономы получили изображения двух экзопланет, которые создали большой разрыв в протопланетном диске вокруг молодой звезды. Хотя более десятка экзопланет были непосредственно сфотографированы на сегодняшний день, это только вторая многопланетная система, изображения которой удалось получить. Первыми были четыре планеты вращаются вокруг звезды HR 8799. Однако, в отличие от HR 8799, планеты в этой системе все еще растут, забирая материал с диска.

Звезда-хозяин, известная как PDS 70, расположена примерно в 370 световых годах от Земли. Молодая звезда возрастом 6 миллионов лет немного меньше и менее массивна, чем наше Солнце, и все еще накапливает газ. Она окружена диском газа и пыли, который имеет большой разрыв, простирающийся примерно на расстояние от 3,0 до 6,0 миллиардов километров.

PDS 70 b, самая внутренняя из известных в этой системе планет, расположена в дисковом промежутке на расстоянии около 3,5 миллиардов километров от своей звезды, немного дальше орбиты Урана в нашей Солнечной системе. По оценкам команды ученых, она весит от 4 до 17 раз больше, чем Юпитер. Впервые она была обнаружена в 2018 году.

PDS 70 c, недавно открытая планета, расположена вблизи внешнего края дискового промежутка на расстоянии около 5,2 миллиарда километров от звезды, немного дальше расстояния Нептуна от нашего Солнца. Она менее массивна, чем планета В, и весит в 1-10 раз больше, чем Юпитер. Орбиты двух планет близки к резонансу 2-к-1, что означает, что внутренняя планета вращается вокруг звезды дважды за время, необходимое внешней планете, чтобы сделать один оборот.

Открытие этих двух миров имеет важное значение, поскольку оно дает прямые доказательства того, что образующиеся планеты могут забирать достаточно материала из протопланетного диска, чтобы создать наблюдаемый промежуток.

«Имея такие инструменты, как ALMA, Hubble или большие наземные оптические телескопы с адаптивной оптикой, мы видим диски с кольцами и зазорами. Открытый вопрос: есть ли там планеты? В этом случае ответ — да», — пояснили исследователи.

Астрономы обнаружили PDS 70 c используя спектрограф MUSE на Очень Большом Телескопе Европейской Южной Обсерватории (VLT). Их новая техника основывалась на сочетании высокого пространственного разрешения, обеспечиваемого 8-метровым телескопом, оснащенным четырьмя лазерами, и среднего спектрального разрешения прибора, которое позволяет ему «захватывать» свет, излучаемый водородом, что является признаком газовой аккреции.

Такой режим наблюдения был разработан для изучения галактик и звездных скоплений с более высоким пространственным разрешением. Но этот новый режим также делает его пригодным для визуализации экзопланет.

В будущем космический телескоп им. Джеймса Уэбба, возможно, сможет изучить эту систему и другие, используя аналогичную спектральную технику на различных длинах волн света от водорода. Это позволило бы ученым измерить температуру и плотность газа внутри диска, что помогло бы нашему пониманию роста планет газовых гигантов.

Система может также стать целью миссии WFIRST, которая проведет демонстрацию высокопроизводительной коронографической технологии, которая может заблокировать свет звезды, чтобы показать более слабый свет от окружающего диска и экзопланет.

Two accreting protoplanets around the young star PDS 70, Nature Astronomy(2019). DOI: 10.1038/s41550-019-0780-5 , https://www.nature.com/articles/s41550-019-0780-5