Астрономи наблюдават формиране на нови планети в съзвездие Телец на 450 светлинни години

Изследване на протопланетарни дискове, които заобикалят младите звезди в зоната на съзвездие Телец, е показало в по-високо от очакваното количество дискове с характеристики, предполагащи зараждащи се планети. Планети от типа „Супер Земя“ и планети с големината на „Нептун“ могат да се образуват около младите звезди в много по-големи количества, отколкото смятаха учените досега, показват нови изследвания на международен екип астрономи.

Наблюдавайки млади звезди в звездно образуващ регион в съзвездието Телец, учените откриха, че много от тях са заобиколени от структури, които най-добре могат да бъдат обяснени като следи, създадени от невидими млади планети в процеса на образуване. Изследванията, публикувани в Astrophysical Journal, помагат на учените по-добре да разберат как е възникнала нашата собствена слънчева система.

Преди около 4.6 милиарда години нашата слънчева система е била въртяща се около новороденото Слънце вълнообразна структура от газ и прах. В ранните етапи, този така наречен „протопланетарен диск“ няма видими черти, но скоро части от него започват да се сливат в масиви от материя – бъдещите планети. Като събират нов материал по време на пътешествието си около Слънцето, те се разрастват и започват да разкъсват части от пръстена и диска, от който се образуват. Така, с течение на времето прашният диск отстъпва място на сравнително подредената система, която познаваме днес, състояща се от планети, луни, астероиди и от време на време комети.

Учените използват този сценарий за начина, по който нашата Слънчева система се е образувала при наблюдения на протопланетарни дискове около други звезди, които са достатъчно млади, за да бъдат в процес на раждане на нови планети. Използвайки астрономическата обсерватория Atacama Large Millimeter Array, или АLMA, състояща се от 66 радиотелескопи и разположена на височина от 5059 м. в пустинята Атакама в Чили, екипът извършва проучване на млади звезди в звездно формиране от региона на съзвездие Телец. Това е огромен облак от газ и прах, разположен на скромните 450 светлинни години от Земята.

Когато изследователите наблюдават 32 звезди, заобиколени от протопланетарни дискове, те откриват, че 12 от тях имат пръстени и пролуки в тях, структури, които според измерванията и изчисленията на екипа могат най-добре да се обяснят с наличието на зараждащи се планети.

„Това е вълнуващо, защото за пръв път статистическите данни за екзопланетите, които предполагат, че планетите от типа „супер Земя“ и тези с размерите на Нептун, теоретично са най-често срещаните видове планети, сега се потвърждават от наблюденията на протопланетарни дискове“, казва водещият автор на изследването Фън Лонг, от Института за астрономия и астрофизика в Пекинския университет, Китай.

Някои протопланарни дискове изглеждат еднакви, наподобяващи палачинки обекти, които нямат никакви черти или шарки. В същото време, се наблюдават и концентрични ярки пръстени, разделени от пролуки, но тъй като при предишните изследвания вниманието е било насочено към най-ярките от тези обекти, защото те са по-лесни за намиране, не е било ясно колко често се срещат дискове имащи структури на пръстени и процепи.

Това изследване представя резултатите от първото проучване, при което целевите дискове са били избрани независимо от тяхната яркост – с други думи, изследователите не са знаели дали някоя от техните цели е имала пръстеновидни структури, когато са ги избрали за изследването.

„Повечето предишни наблюдения бяха насочени към откриване на наличието на много масивни планети, които ние знаем, че са рядкост, които са предизвикали големи вътрешни дупки или пролуки в ярки дискове“, казва съавторът на изследването Паола Пинила, от Обсерваторията на университета в Аризона. „Докато в някои от тези ярки дискове бяха намерени масивни планети, много малко се знаеше за по-малко ярките дискове“.

Екипът, който включва и Нейтън Хендлер и Илария Паскучи, измерва свойствата на пръстените и отворите в тях, наблюдавани с ALMA, и анализира данните, за да оцени възможните механизми, които могат да причинят наблюдаваните пръстени и процепи в диска. Въпреки че тези структури могат да бъдат издълбани от планети, предишни изследвания показват, че те могат да бъдат създадени и от други ефекти. В един често предсказан сценарий, така наречените ледникови линии, причинени от промени в химията на праховите частици в диска в отговор на разстоянието до приемащата звезда и нейното магнитно поле, създават изменения на налягането в диска. Тези ефекти могат да създадат вариации в диска, проявяващи се като пръстени и процепи в него.

Изследователите са извършили анализи за тестване на тези алтернативни обяснения, но не са установили никакви взаимовръзки между звездните свойства и моделите на пролуките и пръстените, които са наблюдавали.

„Следователно можем да изключим обичайно предлаганата идея за ледени линии, причиняващи пръстените и пролуките“, каза Пинила. „Нашите открития определят зараждащите се планети като най-вероятната причина за моделите, които наблюдавахме, въпреки че някои други процеси също могат да бъдат фактор“.

Тъй като откриването на отделните планети директно е невъзможно поради огромната яркост на тяхната звезда, екипът е извършил изчисления, за да получи представа за видовете планети, които биха могли да се образуват в зоната на съзвездие Телец.

Според констатациите, газовите планети с големи размери от типа на Нептун и така наречените планети „супер Земя“, скалисти планети с максимум 20 земни маси, трябва да бъдат най-често срещаните. Само два от наблюдаваните дискове биха могли да приютят планети приличащи на Юпитер, най-голямата планета в Слънчевата система.

„Тъй като по-голямата част от текущите проучвания на екзопланетите не могат да проникнат през дебелия прах на протопланетарните дискове, всички екзопланети, с едно изключение, са открити в по-развитите системи, където протодискът вече не е налице“, каза Пинила.

В бъдеще изследователската група планира да премести антените на ALMA, за да имат по-далечен обхват, което трябва да увеличи резолюцията на масива до около пет астрономически единици (една AU е равна на средното разстояние между Земята и Слънцето) и да направи антените чувствителни към други честоти, които са чувствителни към други видове прах.

„Нашите резултати са вълнуваща стъпка в разбирането на тази ключова фаза от формирането на планетите“, казва Лонг, „и като правим тези корекции, се надяваме да разберем по-добре произхода на пръстените и пролуките в протопланетарните дискове“.

Публикувано в sciencedaily.com