Astronomowie zaobserwowali formowanie się protoplanety AB Aurigae b

Należący do NASA Kosmiczny Teleskop Hubble’a bezpośrednio uchwycił dowody formowania się AB Aurigae b – protoplanety podobnej do Jowisza. Odkrycie potwierdza teorię dotyczącą powstawania tego typu globów, zwaną „niestabilnością dysku”.

.Jak tłumaczą naukowcy z ESA, nowo powstający świat był osadzony w protoplanetarnym dysku pyłu i gazu o wyraźnej spiralnej strukturze, otaczającym młodą gwiazdę, której wiek szacuje się na około 2 miliony lat. Jest to mniej więcej wiek Układu Słonecznego w momencie formowania się planet (wiek Układu Słonecznego wynosi obecnie 4,6 miliarda lat).

„Natura jest sprytna – może tworzyć planety na wiele różnych sposobów” – mówi Thayne Currie z Subaru Telescope i Eureka Scientific.

Wszystkie planety powstają z materiału pochodzącego z dysku okołogwiazdowego. Zdaniem badaczy, dominująca teoria powstawania planet podobnych do Jowisza nazywana jest „akrecją jądra” – w ramach, której planety osadzone w dysku tworzą się z małych obiektów – o rozmiarach od ziaren pyłu do głazów – zderzających się i sklejających ze sobą podczas okrążania gwiazdy. Rdzeń ten następnie powoli gromadzi gaz z dysku. Druga teoria to tzw. „niestabilność dysku” – proces, w którym masywny dysk wokół gwiazdy ochładza się, a grawitacja powoduje jego gwałtowny rozpad na jeden lub więcej fragmentów o masie planetarnej.

Nowo formująca się planeta, nazwana AB Aurigae b, jest zdaniem astronomów, prawdopodobnie około dziewięć razy masywniejsza od Jowisza i krąży wokół swojej gwiazdy macierzystej w odległości 8,6 miliarda kilometrów – ponad dwa razy dalej niż Pluton od Słońca. W tej odległości uformowanie się planety wielkości Jowisza poprzez akrecję jej jądra zajęłoby bardzo dużo czasu. Prowadzi to naukowców do wniosku, że to „niestabilność dysku” umożliwiła tej planecie uformowanie się w tak dużej odległości. Jest to sprzeczne z oczekiwaniami dotyczącymi formowania się planet zgodnie z powszechnie akceptowanym modelem akrecji jądra. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Astronomy.

Nowe badanie łączy dane z dwóch instrumentów Hubble’a – Space Telescope Imaging Spectrograph oraz Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrograph. Dane te zostały porównane z informacjami z najnowocześniejszego instrumentu do obrazowania planetarnego o nazwie SCExAO na 8,2-metrowym japońskim teleskopie Subaru znajdującym się na szczycie Mauna Kea na Hawajach. Mnogość danych z teleskopów kosmicznych i naziemnych okazała się kluczowa, ponieważ zdaniem astronomów, rozróżnienie między małymi planetami a złożonymi nieplanetarnymi cechami dysku jest bardzo trudne.

„Interpretacja tego systemu jest niezwykle trudna. To jeden z powodów, dla których potrzebowaliśmy Hubble’a do tego projektu – wyraźny obraz, aby lepiej oddzielić światło z dysku i każdej planety. Sama natura również podała pomocną dłoń – rozległy dysk pyłu i gazu wirujący wokół gwiazdy AB Aurigae jest nachylony prawie w kierunku naszego ziemskiego widoku” – podkreśla Currie.

Naukowcy twierdzą, że długowieczność Hubble’a odegrała szczególną rolę, pomagając zmierzyć orbitę protoplanety. Początkowo byli oni sceptyczny, że AB Aurigae b jest planetą, jednak archiwalne dane z teleskopu, w połączeniu z obrazowaniem z Subaru, okazały się punktem zwrotnym.

„Nie mogliśmy wykryć ruchu w ciągu jednego lub dwóch lat. Hubble zapewnił bazę czasową, w połączeniu z danymi Subaru, wynoszącą 13 lat, co było wystarczające do wykrycia ruchu orbitalnego” – zaznacza Currie.

„Wynik ten wykorzystuje obserwacje naziemne i kosmiczne, a dzięki zarchiwizowanym obserwacjom Hubble’a możemy cofnąć się w czasie. AB Aurigae b została teraz zbadana na wielu długościach fal i wyłonił się spójny obraz” – twierdzi Olivier Guyon z University of Arizona w Tucson.

„To nowe odkrycie jest dowodem na to, że niektóre gazowe olbrzymy mogą powstawać w wyniku mechanizmu niestabilności dysku. Ostatecznie liczy się tylko grawitacja, ponieważ pozostałości po procesie formowania się gwiazd zostaną ostatecznie ściągnięte przez grawitację, tworząc planety, w ten czy inny sposób” – podsumowuje Alan Boss z Carnegie Institution of Science w Waszyngtonie.

.Zrozumienie początków formowania się planet podobnych do Jowisza pomożę astronomom lepiej poznać historię Układu Słonecznego. Odkrycie toruje drogę dla przyszłych badań składu chemicznego dysków protoplanetarnych, takich jak AB Aurigae, w tym za pomocą należącego do NASA Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.

Oprac. EG