Астрономы впервые получили прямой снимок зарождающейся планеты

Астрономы получили первый прямой снимок зарождающейся планеты, движущейся в протопланетном диске молодой звезды. Это позволяет серьезно расширить наши знания о механизмах образования планетных систем и проверить теоретические модели формирования планет. Препринты статей (раз и два) опубликованы на портале arXiv.org, кратко о работе рассказывается на сайте Европейской южной обсерватории.

За последние два c лишним десятилетия, прошедшие с момента открытия первой экзопланеты, астрономы открыли несколько тысяч планетных систем, отличающихся большим разнообразием структур и сочетаний типов звезд и обращающихся вокруг них экзопланет. Это послужило мощным толчком к развитию представлений о механизмах формирования и эволюции планетарных систем. Однако практически все открытые объекты представляют собой уже сформировавшиеся планеты, поэтому задача обнаружения планет на стадии образования (протопланет) важна с точки зрения нашего понимания механизмов, управляющих зарождением и эволюцией планетных систем, в том числе и нашей собственной. Задача осложняется тем, что существующие методы поиска плохо годятся для обнаружения протопланет и получение прямых изображений таких объектов в среде, где они формируются (околозвездных дисках вокруг молодых звезд) возможно, но достаточно сложно, поэтому исследователи пользуются косвенными методами, например по движению газовых облаков в диске.

В новых работах две группы астрономов во главе с Мириам Кепплер (Miriam Keppler) и Андре Мюллером (André Müller) сообщают о результатах наблюдений, проведенных при помощи приемника SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch instrument), смонтированного на телескопе VLT (Very Large Telescope) в Чили. Основная цель этого мощного специализированного научного инструмента — получение снимков экзопланет и околозвездных дисков методом прямых изображений, для этой цели свет от звезды блокируется при помощи коронографа, а данные обрабатываются при помощи специальных алгоритмов. Целью наблюдений стала звезда PDS 70 типа Т Тельца, расположенная на расстоянии 370 световых лет в созвездии Центавра. Ее масса оценивается в 0,76 масс Солнца, а возраст — в 5,4 миллионов лет. Звезда окружена протопланетным диском, открытым в 2006 году, и имеющим средний радиус примерно 140 астрономических единиц.

Итогом наблюдений в ближнем инфракрасном диапазоне, проведенных в рамках обзоров SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets) и DISK (sphere survey for circumstellar DISK), стало открытие формирующейся планеты PDS 70b, окруженной собственным аккреционным диском, которая при движении создает зазор в протопланетном диске. Моделирования, проведенные с использованием данных спектрофотометрических наблюдений, дают оценки массы планеты от 2 до 17 масс Юпитера, радиус от 1,4 до 3,7 радиусов Юпитера, температуру внешних слоев в 1000–1600 Кельвинов. Планета расположена на расстоянии в 22 астрономических единицы от звезды, а орбитальный период PDS 70b оценивается в 118 лет. Ученые отмечают, что проведенная работа представляет собой лишь первый шаг к всестороннему изучению параметров орбиты и атмосферы новорожденной планеты, дальнейшие наблюдения, проведенные при помощи космического телескопа имени Джеймса Уэбба и системы радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) позволят ввести дополнительные ограничения на характеристики этого объекта.

Ранее мы рассказывали о том, как телескоп «Хаббл» помог изучить структуру остаточного диска у звезды, как выглядят околозвездные диски у далеких звезд и каким образом искусственный интеллект научили искать протопланетные диски.

Александр Войтюк