Астрономы подтвердили открытие двух протопланет у близкой молодой звезды

Астрономы при помощи телескопа обсерватории Кека подтвердили существование двух формирующихся протопланет у молодой маломассивной звезды PDS 70, получив их прямые изображения. Данные наблюдений позволили оценить массу протопланет и среднюю скорость аккреции вещества на них, а также рассчитать примерные орбиты. Статья опубликована в журнале The Astronomical Journal.

Считается, что формирование планет происходит по двум основным механизмам — длительная аккреция вещества на ядро или образование гравитационных нестабильностей в протопланетном диске. Детали этих процессов можно узнать, наблюдая за молодыми или только формирующимися экзопланетами (протопланетами), однако из-за относительно коротких сроков формирования планет и недостатка близко расположенных к нам молодых звезд, вокруг которых можно найти протопланетные или остаточные диски, эти исследования достаточно сложны.

В 2018 году астрономы сообщили о получении первого в истории прямого изображения протопланеты, обладающей околопланетным диском, в системе молодой маломассивной звезды PDS 70, которая относится к типу Т Тельца и располагается на расстоянии 370 световых лет от Солнца в созвездии Центавра. Она окружена протопланетным диском средним радиусом примерно 140 астрономических единиц. 

В 2019 году в системе была открыта вторая протопланета, также окруженная околопланетным диском и растущая за счет аккреции. Однако, несмотря на то, что за PDS 70 наблюдало несколько обсерваторий, данных для составления полной картины процессов, идущих в системе, не хватало.

Группа исследователей во главе с Джейсоном Ваном (Jason Wang) из Калифорнийского технологического института опубликовала результаты наблюдений за PDS 70 при помощи инструмента NIRC2 (Near Infrared Camera 2), оснащенного коронографом и установленного на одном из 10-метровых телескопов обсерватории Кека, оборудованного системой адаптивной оптики. Их целью было определение параметров протопланет и их примерных орбит.

В итоге ученым удалось получить новые прямые изображения обеих протопланет, что подтверждает их существование. Примерная длина большой полуоси орбиты PDS 70b составила 20 астрономических единиц, а PDS 70с — 34 астрономические единицы, обе орбиты находятся в пределах ± 20 градусов от плоскости околозвездного диска. Модели аккреции, построенные с учетом оценок радиусов (1–3 радиуса Юпитера) и светимости (0,4–1,6×10^–4 солнечной) протопланет, выведенных из подгонки данных наблюдений под модель, описывающей спектральное распределение энергии излучения, дают текущее значение массы PDS 70b между 2 и 4 массами Юпитера и среднюю скорость аккреции вещества на нее (3–8)×10^-7 масс Юпитера в год. Для PDS 70c значение массы составляет от 1 до 3 масс Юпитера, а средняя скорость аккреции вещества на нее (1–5)×10^–7 масс Юпитера в год. Подобные значения говорят о том, что процесс аккреции вещества на протопланеты начался сравнительно недавно. Дальнейшие наблюдения за системой должны дать еще более точные оценки свойств протопланет, а также позволить разобраться в их взаимодействии с веществом околозвездного диска.

Ранее мы рассказывали о том, как «Хаббл» рассмотрел структуру остаточного диска, как выглядят околозвездные диски у далеких звезд и как вблизи протозвезды обнаружили монооксид алюминия.

Александр Войтюк