Астрономи откриха нов начин за измерване на новородени екзопланети, които са твърде бледи или твърде дълбоко скрити в прах, за да бъдат наблюдавани директно.

Вместо да се фокусират върху самите планети, учените анализират структурите, които те оформят в заобикалящите ги дискове от газ и прах. Изследването е публикувано в The Astrophysical Journal.

От красиви пръстени до планетарни следи

Младите звезди често са заобиколени от обширни протопланетни дискове – сплескани облаци от газ, прах и отломки, в които се формират планети.

Докато младите планети обикалят в тези дискове, тяхната гравитация преоформя материала около тях, създавайки празнини и натрупвайки прах в ярки, пръстеновидни структури.

Години наред астрономите използваха тези пръстени като косвено доказателство за формирането на планети. Сега обаче изследователите си задават по-амбициозен въпрос: може ли формата на пръстена да ни каже колко масивна е скритата в него планета?

Разчитане на „пръстови отпечатъци“ в праха

Изследователите са използвали компютърни симулации, за да проверят как планети с различна маса оформят заобикалящите ги дискове. Те идентифицират два ключови показателя: ширината на праховия пръстен и позицията на най-ярката му точка.

Заедно тези характеристики са силно свързани с масата на планетата. Важно е, че тази зависимост остава валидна при различни дължини на вълната и условия на праха. Това позволява на астрономите да оценят размера на планетата без подробни познания за диска.

Фаруки описва този подход като „четене между пръстените“, където чисто визуалните структури се превръщат в измерими планетарни отпечатъци. Съавторът Джесика Спиди добавя, че методът е разработен за реални данни от телескопи, а не само за симулации.

Тест върху реална система

За да проверят дали техниката работи извън компютърните модели, екипът я прилага към PDS 70 – млада звезда на около 370 светлинни години от Земята.

Вече е известно, че в системата има поне две гигантски планети – PDS 70 b и PDS 70 c. Тя е подробно изследвана с помощта на Голямата милиметрова/субмилиметрова решетка в Атакама (ALMA) в Чили.

Когато изследователите прилагат своя метод, базиран на пръстените, те оценяват масата на PDS 70 c на около 7,5 пъти масата на Юпитер, което съвпада с предишни измервания.

Това съвпадение предполага, че подходът може надеждно да „претегля“ планети, които иначе са трудни за директно откриване.

Скрити светове в прашни пръстени

Симулациите разкриват и нещо неочаквано: една-единствена формираща се гигантска планета може да улови до 20 земни маси прах в заобикалящия я пръстен.

На теория тази концентрация на материал би могла да бъде достатъчна за формирането на допълнителни планети.

Това създава загадка. Ако в тези пръстени се събира толкова много материал, защо астрономите не са открили повече скрити планети в тях?

Нов инструмент за изследване на произхода на планетите

Изследователите твърдят, че методът може да стане особено полезен с непрекъснатото усъвършенстване на телескопите.

ALMA вече създава все по-резки изображения на планетообразуващи дискове, а бъдещите обсерватории ще разкрият още по-фини детайли както в праховите, така и в газовите структури. Чрез комбиниране на оценките на масата, базирани на праха, с измервания на движението на газа, учените скоро може да превърнат тези елегантни пръстеновидни дискове в детайлни лаборатории за формиране на планети.