Астрономія
Астрономія

Астрономи вперше побачили формування супутника в екзопланети

Великому міліметровому радіотелескопу Атаками вдалося побачити навколопланетний диск біля молодої юпітероподібної екзопланети PDS 70c на відстані 400 світлових років від нас. Ця кільцеподібна структура вказує на формування у планети супутника, а її маси вистачить на створення принаймні трьох таких, розміром з земний Місяць. Про знахідку вчені повідомили у Astrophysical Journal Letters.

ESO / Youtube

Як у планет з'являються супутники?

Планети утворюються у пилових дисках навколо молодих зірок — вони «нагрібають» на себе у процесі росту з цього диска речовину. Втім, її може бути достатньо і для того, щоб і сама планета утворила собі такий диск — навколопланетний (Circumplanetary disk) — який стане джерелом для утворення супутників планеті. Газ і пил у навколопланетному диску в ході множинних зіткнень концентруються та породжують захоплене гравітацією планети тіло.

Але через відносно невеликі терміни формування планет і брак найближчих (менше 200 парсеків) молодих (віком менше десяти мільйонів років) зірок, ми не маємо в арсеналі достатньо досліджень молодих, ще у процесі формування, планет. А для систем прийнятного віку та на достатній відстані для побудови зображень, нам складно відрізнити процес формування від простих «грудок» пилу у диску. Наприклад, у системах HD 100546 і LkCa 15 вчені підозрюють наявність процесу формування планет, однак є і дослідження, які говорять, що телескопи фіксують прості викиди пилу. Тож формування планет, а тим паче їхніх супутників — дуже складний процес для безпосереднього вивчення.

Кому вчені знайшли супутника?

Зоря PDS 70, що у сузір'ї Центавра, зараз є фаворитом для астрономічних досліджень, бо у ній є всі шанси прямо дивитися за формуванням принаймні двох планет — PDS70 b і PDS 70 c. Вік зорі оцінюється у 5,4 мільйона років, а реєстрація випромінювання на лінії H-альфа (Hα) вказує астрономам на те, що речовина навколо зорі все ще піддається акреції, хоч і наближається до завершення цього процесу. Затим вчені побачили, що H-альфа випромінює і у спектрі екзопланети PDS 70 c, що натякнуло на наявність супутника у неї. Однак, досі не вдавалося чітко відрізнити диск від навколишнього його середовища, а так і підтвердити не самотність планети.

Південне сузір'я Центавра, де відзначена більшість зірок, видимих неозброєним оком.  Зоря PDS 70 позначена червоним кружком / ESO, IAU and Sky & Telescope

Південне сузір'я Центавра, де відзначена більшість зірок, видимих неозброєним оком. Зоря PDS 70 позначена червоним кружком / ESO, IAU and Sky & Telescope

Що побачив телескоп?

За системою вчені спостерігали за допомогою Великого міліметрового радіотелескопа Атаками — ALMA, який на довжині хвилі 855 мікрометрів зміг розрізнити деталі розміром до 2,3 астрономічної одиниці. Так поруч із PDS 70c астрономи відшукали компактне джерело випромінювання із радіусом приблизно у 1,2 астрономічної одиниці — його можна інтерпретувати як розсіяний навколопланетний диск. Так якщо зерна пилу, які породжують це випромінювання не перевищують один мікрометр або один міліметр, цілком імовірно, що їхньої маси вистачить на створення трьох супутників планети, розміром з Місяць. За словами астрономів, такими темпами навколопланетному диску потрібно всього 100-1000 років, щоб втратити весь свій міліметровий пил та «віддати» його екзосупутнику. Тим паче, що випромінювання навколо планети підтверджує, що вона здатна утримувати цей пил протягом тривалого часу, як це потрібно в моделях формування супутників.Майбутні спостереження молекулярних ліній з дуже високою кутовою роздільною здатність у інфрачервоному діапазоні допоможуть розрізнити газ навколо PDS 70 c, що вкаже на хімічний склад та кінематику газу, а самій системі PDS 70 астрономи пророкують стати еталоном для моделей формування супутників та взаємодії планет і дисків.

Панорама (ліворуч) і крупний план (праворуч) диска, з якого утворюється супутник / ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Benisty et al.

Панорама (ліворуч) і крупний план (праворуч) диска, з якого утворюється супутник / ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Benisty et al.