Habls atklāj protoplanētu, kas varētu apgāzt planētu veidošanās modeļus

NASA Habla kosmiskais teleskops ir attēlojis tiešus pierādījumus par Jupiteram līdzīgas protoplanētas veidošanos, ko pētnieki raksturo kā “intensīvu un vardarbīgu procesu”. Šis atklājums atbalsta ilgi apspriesto teoriju par tādu planētu kā Jupiters veidošanos, ko sauc par “diska nestabilitāti”.

Jaunā pasaule, kas tiek būvēta, ir iestrādāta protoplanetārā putekļu un gāzes diskā ar raksturīgu spirālveida struktūru, kas riņķo ap to un ieskauj jaunu zvaigzni, kas tiek lēsta aptuveni divus miljonus gadu veca. Tas bija apmēram mūsu Saules sistēmas laikmets, kad notika planētas veidošanās. (Saules sistēma pašlaik ir 4,6 miljardus gadu veca.)

“Daba ir saprātīga, tā var radīt planētas dažādos veidos,” sacīja Teina Karija no Subaru teleskopa un Eureka Scientific, pētījuma vadošā autore.

Visas planētas ir izgatavotas no materiāla, kura izcelsme ir zvaigžņu diskā. Dominējošo Džovijas planētu veidošanās teoriju sauc par “kodolu akreciju”, kas ir augšupēja pieeja, kurā diskā iegultās planētas izaug no sīkiem ķermeņiem, kuru izmērs svārstās no putekļu graudiem līdz akmeņiem, un saduras un salīp kopā, kad tās riņķo apkārt. zvaigzne. Pēc tam šis gāzveida kodols lēnām uzkrājas no diska. Turpretim diska nestabilitātes pieeja ir no augšas uz leju vērsts modelis, kurā, kad masīvs disks ap zvaigzni atdziest, gravitācija izraisa diska ātru sadalīšanos vienā vai vairākos planētas masas fragmentos.

Jaunizveidotā planēta, ko sauc par AB Aurigae b, iespējams, ir aptuveni deviņas reizes lielāka par Jupiteru un riņķo ap savu saimniekzvaigzni 8,6 miljardu jūdžu attālumā — vairāk nekā divas reizes tālāk par Plutonu no mūsu saules. Šādā attālumā būtu nepieciešams ļoti ilgs laiks, ja tā notiktu, lai primārās akrecijas rezultātā izveidotu planētu Jupitera lielumā. Tas liek pētniekiem secināt, ka diska nestabilitāte ļāva šai planētai veidoties tik lielā attālumā. Tas krasi kontrastē ar planētu veidošanās prognozēm, ko izmanto plaši pieņemtais kodola akrecijas modelis.

Jaunajā analīzē ir apvienoti dati no diviem Habla instrumentiem: kosmiskā teleskopa attēlveidošanas spektrometra un tuvās infrasarkanās kameras un vairāku objektu spektrogrāfa. Šie dati tika salīdzināti ar datiem, kas iegūti no jaunākā planētu attēlveidošanas instrumenta SCExAO Japānas 8,2 metru Subaru teleskopā, kas atrodas Mauna Kea virsotnē, Havaju salās. Datu bagātība no kosmosa un zemes teleskopiem ir izrādījusies izšķiroša, jo ir ļoti grūti atšķirt nelielas planētas no sarežģītām diska īpašībām, kurām nav nekāda sakara ar planētām.

“Šīs sistēmas izskaidrošana ir ļoti sarežģīta,” sacīja Korijs. “Tas ir viens no iemesliem, kāpēc mums šim projektam ir nepieciešams Habls – tīrs attēls, lai labāk atdalītu gaismu no diska un jebkuras planētas.”

Palīdzīgu roku sniedza arī pati daba: masīvais putekļu un gāzu disks, kas riņķo ap zvaigzni AB Aurigae, sasvērās gandrīz pret mūsu skatu no Zemes.

Kirī uzsvēra, ka Habla ilgmūžībai bija īpaša loma, palīdzot pētniekiem izmērīt protoplanētas orbītu. Sākotnēji viņš bija ļoti skeptisks, ka AB Aurigae b ir planēta. Habla arhīva dati apvienojumā ar Subaru attēlveidošanu izrādījās pagrieziena punkts viņa domāšanas maiņā.

“Mēs neesam spējuši atklāt šo kustību gadu vai divus,” sacīja Korijs. “Habls sniedza laika bāzes līniju kopā ar Subaru datiem 13 gadiem, kas bija pietiekami, lai varētu noteikt orbītas kustību.”

“Šis rezultāts uzlabo uz zemes un kosmosu bāzētus novērojumus, un mēs atgriezīsimies pagātnē ar arhīva Habla novērojumiem,” piebilda Olivjē Gajons no Arizonas universitātes (Tūsonas štatā) un Subaru teleskopa Havaju salās. “AB Aurigae b tagad tika aplūkots vairākos viļņu garumos, un parādījās konsekvents attēls – ļoti stabils attēls.”

Komandas rezultāti tika publicēti 4. aprīļa numurā dabas astronomija.

“Šis jaunais atklājums ir spēcīgs pierādījums tam, ka dažas gāzes milzu planētas var veidoties diska nestabilitātes mehānisma dēļ,” sacīja Alans Buss no Kārnegi zinātnes institūta Vašingtonā. “Galu galā vissvarīgākais ir gravitācija, jo zvaigžņu veidošanās procesa paliekas gravitācijas ietekmē vienā vai otrā veidā saplūdīs, veidojot planētas.”

Izpratne par Jupiteram līdzīgu planētu veidošanās sākuma dienām sniedz astronomiem plašāku kontekstu mūsu Saules sistēmas vēsturē. Šis atklājums paver ceļu turpmākiem pētījumiem par protoplanetāru disku ķīmisko sastāvu, piemēram, AB Aurigae, tostarp NASA Džeimsa Veba kosmosa teleskopu.