eso2111pl — Komunikat naukowy

Astronomowie dokonali pierwszej wyraźnej detekcji dysku wokół egzoplanety, w którym tworzą się księżyce

22 lipca 2021

Przy pomocy Atacama Large Millimetre/submillimeter Array (ALMA), w której Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) jest partnerem, astronomowie po raz pierwszy jednoznacznie wykryli obecność dysku wokół planety poza Układem Słonecznym. Obserwacje rzucą nowe światło na powstawanie księżyców i planet w młodych układach gwiazdowych.

„Nasza praca prezentuje wyraźną detekcję dysku, w którym mogą powstawać satelity,” mówi Myriam Benisty, badaczka z University of Grenoble (Francja) oraz University of Chile, która kierowała nowymi badaniami opublikowanymi dzisiaj w The Astrophysical Journal Letters. „Nasze obserwacje ALMA zostały uzyskane z tak znakomitą rozdzielczością, że mogliśmy wyraźnie zidentyfikować, że dysk jest związany z planetą, a na dodatek byliśmy w stanie oszacować po raz pierwszy jego rozmiar” dodaje.

Opisywany dysk, zwany dyskiem wokółplanetarnym, otacza egzoplanetę PDS 70c, jedną z dwóch olbrzymich, podobnych do Jowisza planet krążących wokół gwiazdy oddalonej o blisko 400 lat świetlnych od nas. Astronomowie już wcześniej znaleźli wskazówki istnienia dysku “tworzącego księżyce” wokół tej egzoplanety, ale nie byli w stanie określić czy dysk jest oddzielony od otoczenia, nie byli w stanie potwierdzić detekcji – aż do tej pory.

Co więcej, dzięki pomocy ALMA, Benisty i jej zespół ustalili, że dysk ma średnicę podobną do dystansu Ziemi od Słońca i wystarczająca masę do uformowania trzech satelitów wielkości Księżyca.

Ale wyniki są nie tylko kluczem do dowiedzenia się, w jaki sposób rodzą się księżyce. „Te obserwacje są także niesamowicie ważne dla udowodnienia teorii powstawania planet, czego nie można było przetestować do tej pory” mówi Jaehan Bae, naukowiec z Earth and Planets Laboratory w Carnegie Institution for Science (USA), autor badań.

Planety formują się w pyłowych dyskach wokół młodych gwiazd, rzeźbiąc puste przestrzenie w miarę jak pochłaniają materię z dysku wokółgwiazdowego. W tym procesie planeta może uzyskać swój własny dysk wokółplanetarny, który ma wpływ na wzrost planety poprzez regulację ilości materii spadającej na nią. W tym samym czasie gaz i pył z dysku wokółplanetarnego mogą łączyć się w stopniowo coraz większe ciała w licznych kolizjach, ostatecznie doprowadzając do narodzin księżyców.

Jednak astronomowie nie rozumieją jeszcze w pełni tych procesów. „W skrócie, ciągle jest niejasne kiedy, gdzie i jak formują się planety i księżyce” wyjaśnia Stefano Facchini, ESO Research Fellow, który również był zaangażowany w badania.

„Do tej pory znaleziono ponad 4000 egzoplanet, ale wszystkie z nich zostały wykryte w dojrzałych systemach. PDS 70b i PDS 70c, tworzące układ przypominający pare Jowisz-Saturn, są jedynymi dwoma egzoplanetami wykrytymi do tej pory, które nadal są w procesie formowania się” wyjaśnia Miriam Keppler, badaczka w Max Planck Institute for Astronomy w Niemczech i jedna ze współautorek badań [1].

„Ten system oferuje więc nam wyjątkową szansę na obserwowanie i badania procesów powstawania planet i satelitów” dodaje Facchini. 

PDS 70b i PDS 70c, dwie planety tworzące system, zostały odkryte przy pomocy należącego do ESO teleskopu VLT odpowiednio w latach 2018 I 2019, a ich unikatowa natura oznacza, że od tamtej pory wielokrotnie obserwowano je także przy pomocy innych teleskopów i instrumentów [2].

Najnowsze obserwacje ALMA w wysokiej rozdzielczości pozwoliły astronomom na uzyskanie lepszego wglądu w ten system. Poza potwierdzeniem detekcji dysku wokółplanetarnego wokól PDS 70c i zbadaniem jego rozmiaru oraz masy, odkryto także, że PDS 70b nie wykazuje wyraźnych dowodów na istnienie podobnego dysku, co wskazuje, że została pozbawiona materiału pyłowego w swoich otoczeniu przez PDS 70c.

Jeszcze lepiej zrozumiemy system planetarny dzięki Ekstremalnie Wielkiego Teleskopowi (ELT), budowanemu aktualnie przez ESO na Cerro Armazones na chilijskiej pustyni Atakama. „ELT ze swoją znacznie lepszą rozdzielczością będzie kluczowy dla tych badań, będziemy w stanie wykonać szczegółową mapę tego systemu” mówi współautor Richard Teague, naukowiec z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA. W szczególności, używając Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS) na ELT, zespół będzie s tanie spojrzeć na ruchy gazu

Uwagi

[1] Pomimo podobieństwa z parą Jowisz-Saturn, trzeba zwrócić uwagę, że dysk wokół PDS 70c jest około 500 razy większy niż pierścienie Saturna.

[2] PDS 70b została odkryta przy pomocy instrumentu Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE), natomiast PDS 70c znaleziono używają Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) na teleskopie VLT. Dwuplanetarny system był także badany przy pomocy instrumentu X-shooter również zainstalowanego na VLT.

Więcej informacji

Wyniki badań opublikowano w artykule pt. „A Circumplanetary Disk Around PDS 70c”, który ukaże się w The Astrophysical Journal Letters.

Skład zespołu badawczego: Myriam Benisty (Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomía, CNRS, Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago de Chile, Chile oraz Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble, Francja [UGA]), Jaehan Bae (Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science, Washington DC, USA), Stefano Facchini (European Southern Observatory, Garching bei München, Niemcy), Miriam Keppler (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany [MPIA]), Richard Teague (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, MA, USA [CfA]), Andrea Isella (Department of Physics and Astronomy, Rice University, Houston, TX, USA), Nicolas T. Kurtovic (MPIA), Laura M. Perez (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago de Chile, Chile [UCHILE]), Anibal Sierra (UCHILE), Sean M. Andrews (CfA), John Carpenter (Joint ALMA Observatory, Santiago de Chile, Chile), Ian Czekala (Department of Astronomy and Astrophysics, Pennsylvania State University, PA, USA, Center for Exoplanets and Habitable Worlds, Davey Laboratory, Pennsylvania State University, PA, USA, Center for Astrostatistics, Davey Laboratory, Pennsylvania State University, PA, USA and Institute for Computational & Data Sciences, Pennsylvania State University, PA, USA), Carsten Dominik (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Niderlandy), Thomas Henning (MPIA), Francois Menard (UGA), Paola Pinilla (MPIA oraz Mullard Space Science Laboratory, University College London, Holmbury St Mary, Dorking, UK) oraz Alice Zurlo (Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Santiago de Chile, Chile and Escuela de Ingeniería Industrial, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Santiago de Chile, Chile).

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Ma 16 krajów członkowskich: Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy, dodatkowo Chile jest kraje gospodarzem, a Australia (IA/FCUL) strategicznym partnerem. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop ELT (Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop), który stanie się „największym okiem świata na niebo”. 

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) jest międzynarodowym kompleksem badawczym w ramach partnerstwa pomiędzy ESO, U.S. National Science Foundation (NSF) oraz National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan, we współpracy z Chile. ALMA jest finansowana przez ESO w imieniu Krajów Członkowskich, przez NSF we współpracy z National Research Council of Canada (NRC) i National Science Council of Taiwan (NSC) oraz przez NINS we współpracy z Academia Sinica (AS) na Tajwanie i Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Budowa i zarządzanie ALMA są kierowane przez ESO w imieniu Krajów Członkowskich, przez National Radio Astronomy Observatory (NRAO), zarządzane przez Associated Universities, Inc. (AUI), w imieniu Ameryki Północnej oraz przez National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) w imieniu Azji Wschodniej. Joint ALMA Observatory (JAO) umożliwia zunifikowane kierowanie i zarządzanie budową, testowaniem i działaniem ALMA.

Linki

Kontakt

Krzysztof Czart
Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Myriam Benisty
Universidad de Chile and Université Grenoble Alpes
Santiago de Chile, Chile
E-mail: myriam.benisty@univ-grenoble-alpes.fr

Jaehan Bae
Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science
Washington DC, USA
E-mail: jbae@carnegiescience.edu

Stefano Facchini
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
E-mail: stefano.facchini@eso.org

Miriam Keppler
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
E-mail: keppler@mpia.de

Richard Teague
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
Cambridge, MA, USA
E-mail: richard.d.teague@cfa.harvard.edu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych

Jest to tłumaczenie Komunikatu prasowego ESO eso2111

O komunikacie

Komunikat nr:eso2111pl
Nazwa:PDS 70c
Typ:Milky Way : Planet : Type : Gas Giant
Milky Way : Star : Circumstellar Material : Planetary System
Milky Way : Star : Circumstellar Material : Disk : Protoplanetary
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2021ApJ...916L...2B

Zdjęcia

Wide and close-up views of a moon-forming disc as seen with ALMA
Wide and close-up views of a moon-forming disc as seen with ALMA
Po angielsku
The PDS 70 system as seen with ALMA
The PDS 70 system as seen with ALMA
Po angielsku
Moon-forming disc around the PDS 70c exoplanet as seen with ALMA
Moon-forming disc around the PDS 70c exoplanet as seen with ALMA
Po angielsku
The dwarf star PDS 70 in the constellation Centaurus
The dwarf star PDS 70 in the constellation Centaurus
Po angielsku
Widefield image of the sky around PDS 70
Widefield image of the sky around PDS 70
Po angielsku

Filmy

Peeking at a Distant Moon-Forming Disc (ESOcast Light 240)
Peeking at a Distant Moon-Forming Disc (ESOcast Light 240)
Po angielsku
Artist’s animation of the PDS70 system
Artist’s animation of the PDS70 system
Po angielsku
Zooming in on the PDS 70 system
Zooming in on the PDS 70 system
Po angielsku