I flere tiår har det mest aksepterte synet på hvordan vårt solsystem ble dannet, den nebulære hypotesen. I følge denne teorien dannet solen, planetene og alle andre gjenstander i solsystemet av tåpelig materiale for milliarder av år siden. Dette støvet opplevde en gravitasjonskollaps i sentrum og dannet vår sol, mens resten av materialet dannet en omkretsstillende ruskring som sammenkalte for å danne planetene.
Takket være utviklingen av moderne teleskoper har astronomer kunnet undersøke andre stjernesystemer for å teste denne hypotesen. Dessverre har astronomer i de fleste tilfeller bare kunnet observere ruskringer rundt stjerner med hint av planeter i formasjonen. Det var først nylig at et team av europeiske astronomer klarte å fange et bilde av en nyfødt planet, og på den måten demonstrere at ruskringene virkelig er planetenes fødested.
Teamets forskning dukket opp i to artikler som nylig ble publisert i Astronomi og astrofysikk, med tittelen "Oppdagelse av en følgesvenn i en planetmasse innenfor gapet til overgangsdisken rundt PDS 70" og "Orbital og atmosfærisk karakterisering av planeten innenfor gapet til PDS 70 overgangsdisk." Teamet bak begge studiene inkluderte medlem fra Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) samt flere observatorier og universiteter.
For studiens skyld valgte lagene PDS 70b, en planet som ble oppdaget i en avstand av 22 astronomiske enheter (AU) fra vertsstjernen sin og som antas å være et nyopprettet organ. I den første studien - som ble ledet av Miriam Keppler fra Max Planck Institute for Astronomy - indikerte teamet hvordan de studerte den protoplanetære disken rundt stjernen PDS 70.
PDS 70 er en lavmasse T Tauri-stjerne som ligger i stjernebildet Centaurus, omtrent 370 lysår fra Jorden. Denne studien ble utført ved bruk av arkivbilder i det nærinfrarøde båndet tatt av Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch instrument (SPHERE) instrumentet på ESOs Very Large Telescope (VLT) og Near-Infrared Coronagraphic Imager på Gemini South Telescope .
Ved hjelp av disse instrumentene gjorde teamet den første robuste deteksjonen av en ung planet (PDS 70b) som kretser rundt i et gap i stjernens protoplanetære plate og lokaliserte omtrent tre milliarder km (1,86 milliarder mi) fra sin sentrale stjerne - omtrent samme avstand mellom Uranus og sola. I den andre studien, ledet av Andre Muller (også fra MPIA), beskriver teamet hvordan de brukte SPHERE-instrumentet for å måle klodens lysstyrke på forskjellige bølgelengder.
Fra dette klarte de å bestemme at PDS 70b er en gassgigant som har omtrent ni Jupiter-masser og en overflatetemperatur på omtrent 1000 ° C (1832 ° F), noe som gjør den til en spesielt "Hot Super-Jupiter". Planeten må være yngre enn sin vertsstjerne, og er sannsynligvis fortsatt i vekst. Dataene indikerte også at planeten er omgitt av skyer som endrer strålingen som sendes ut av planetkjernen og dens atmosfære.
Takket være de avanserte instrumentene som ble brukt, kunne teamet også skaffe seg et bilde av planeten og dens system. Som du kan se fra bildet (lagt ut øverst) og videoen under, er planeten synlig som et lyst punkt til høyre for det svertede midten av bildet. Denne mørke regionen skyldes en korongraf, som blokkerer lyset fra stjernen slik at teamet kunne oppdage den mye svakere følgesvennen.
Som Miriam Keppler, en postdoktorand ved MPIA, forklarte i en fersk ESOs pressemelding:
“Disse platene rundt unge stjerner er fødestedene til planeter, men foreløpig har bare en håndfull observasjoner oppdaget antydninger til babyplaneter i dem. Problemet er at til nå kunne de fleste av disse planetkandidatene bare ha vært funksjoner på platen. ”
I tillegg til å oppdage den unge planeten, bemerket forskerteamene også at den har skulpturert den protoplanetære platen i bane rundt stjernen. I hovedsak har planetens bane sporet et gigantisk hull i midten av platen etter å ha samlet materiale fra den. Dette betyr at PDS 70 b fremdeles ligger i nærheten av fødestedet, sannsynligvis fremdeles vil samle seg materiale og vil fortsette å vokse og endre seg.
I flere tiår har astronomer vært klar over disse hullene i den protoplanetære disken og spekulert i at de ble produsert av en planet. Nå har de endelig bevis for å støtte denne teorien. Som André Müller forklarte:
“Kepplers resultater gir oss et nytt vindu mot de komplekse og dårlig forstått tidlige stadiene av planetarisk evolusjon. Vi trengte å observere en planet på en ung stjerneskive for å virkelig forstå prosessene bak planetdannelsen.“
Disse studiene vil være en velsignelse for astronomer, spesielt når det gjelder teoretiske modeller for planetdannelse og evolusjon. Ved å bestemme planetens atmosfæriske og fysiske egenskaper, har astronomene vært i stand til å teste viktige aspekter ved den nebulære hypotesen. Oppdagelsen av denne unge, støvhyllede planeten ville ikke vært hvis ikke for funksjonene til ESOs SPHERE-instrument.
Dette instrumentet studerer eksoplaneter og plater rundt stjerner i nærheten ved hjelp av en teknikk kjent som høykontrast-avbildning, men er også avhengig av avanserte strategier og databehandleteknikker. I tillegg til å blokkere lyset fra en stjerne med et annet avsnitt, er SPHERE i stand til å filtrere ut signalene fra svake planetariske ledsagere rundt lyse, unge stjerner på flere bølgelengder og epoker.
Som professor Thomas Henning - direktøren ved MPIA, den tyske medetterforskeren av SPHERE-instrumentet og en seniorforfatter på de to studiene - uttalte i en fersk pressemelding fra MPIA:
Etter ti år med utvikling av nye kraftige astronomiske instrumenter som SPHERE, viser denne oppdagelsen at vi endelig er i stand til å finne og studere planeter på tidspunktet for dannelsen. Det er oppfyllelsen av en langkjært drøm. ”
Fremtidige observasjoner av dette systemet vil også tillate astronomer å teste andre aspekter av planetdannelsesmodeller og lære om den tidlige historien til planetariske systemer. Disse dataene vil også gå langt i retning av å bestemme hvordan vårt eget solsystem har dannet og utviklet seg i løpet av sin tidlige historie.
