Astronomit etsivät aurinkoa kieltäviä planeettoja useimmiten epäsuorista tekniikoista. Näistä Transit-menetelmä (alias. Transit Photometry) ja radial Velocity Method (alias. Doppler-spektroskopia) ovat kaksi tehokkainta ja luotettavaa (etenkin kun niitä käytetään yhdessä). Valitettavasti suora kuvantaminen on harvinaista, koska heikkoa eksoplaneettaa on erittäin vaikea havaita isäntätähänsä häikäisyn keskellä.
Radiointerferometrien ja lähellä infrapunakuvien parannukset ovat kuitenkin antaneet tähtitieteilijöille kuvan protoplanetaarisista levyistä ja päätelläkseen eksoplaneettojen kiertoratoja. Tätä menetelmää käyttämällä kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä sieppasi äskettäin kuvia vasta muodostuvasta planeettajärjestelmästä. Tutkimalla tämän järjestelmän aukkoja ja rengasmaisia rakenteita, joukkue pystyi hypoteesoimaan eksoplaneetan mahdollisen koon.
Tutkimus, jonka otsikko on ”ALMA: n paljastama levyn renkaat ja aukot Elias 24: n ympärillä”, ilmestyi äskettäin lehdessä Kuukausittaiset ilmoitukset Royal Astronomical Society -tapahtumasta. Ryhmää johti Leicesterin yliopiston astrofysiikko Giovanni Dipierro, ja siihen osallistui Harvardin ja Smithsonian astrofysiikan keskuksen (CfA), yhteisen ALMA-observatorion, National Radio Astronomy Observatoryn, Max-Planckin tähtitieteen instituutin, ja useita yliopistoja ja tutkimuslaitoksia.
Aikaisemmin pölyrenkaita on tunnistettu monissa protoplanetaarisissa järjestelmissä, ja niiden alkuperästä ja suhteesta planeettojen muodostumiseen käydään paljon keskustelua. Toisaalta ne voivat olla seurausta pölyn kasaantumisesta tietyillä alueilla, painovoiman epävakaudesta tai jopa pölyn optisten ominaisuuksien muutoksista. Ne voivat vaihtoehtoisesti olla seurausta jo kehittyneistä planeetoista, jotka aiheuttavat pölyn poistumisen kulkiessaan sen läpi.
Kuten Dipierro ja hänen kollegansa selittivät tutkimuksessaan:
”Vaihtoehtoinen skenaario vetoaa levyihin, jotka ovat dynaamisesti aktiivisia, joissa planeetat ovat jo muodostuneet tai ovat muodostumisen muodossa. Upotettu planeetta herättää tiheyden aaltoja ympäröivällä levyllä, joka sitten tallettaa kulmavirransa, kun ne häviävät. Jos planeetta on riittävän massiivinen, kulmavirran vaihto planeetan ja levyn luomien aaltojen välillä johtaa yhden tai useamman aukon muodostumiseen, jonka morfologiset piirteet liittyvät läheisesti paikallisiin kiekko-olosuhteisiin ja planeetan ominaisuuksiin. "
Tutkimuksensa vuoksi ryhmä käytti tietoja Atacama Large Millimeter / sub-millimeter Array (ALMA) Cycle 2 -havainnoista - jotka alkoivat jo kesäkuussa 2014. Näin toimiessaan he pystyivät kuvaamaan pölyn Elias 24: n ympärillä. resoluutiolla noin 28 AU (eli 28 kertaa etäisyys maan ja auringon välillä). He löysivät todisteita aukoista ja renkaista, jotka voivat olla merkki kiertävästä planeetasta.
Tämän perusteella he rakensivat mallin järjestelmästä, jossa otettiin huomioon tämän potentiaalisen planeetan massa ja sijainti ja miten pölyn jakautuminen ja tiheys aiheuttaisi sen kehittymisen. Kuten he tutkimuksessaan osoittavat, heidän mallinsa toistaa pölyrenkaan havainnot melko hyvin ja ennustivat Jupiterin kaltaisen kaasujättilän läsnäoloa neljätuhatta vuotta:
”Me havaitsemme, että pölyn päästöt levyn yli ovat yhdenmukaisia upotetun planeetan kanssa, jonka massa on? 0,7? MJ kiertoradalla? 60? Au… Levymallimme pintakirkkauskartta tarjoaa kohtuullisen vastaavuuden Elias 24: ssä havaittujen rako- ja rengasmaisten rakenteiden kanssa, keskimääräisen poikkeaman ollessa 5% -% havaituista vuodoista rakoalueen ympärillä. ”
Nämä tulokset vahvistavat johtopäätöstä, että raot ja renkaat, jotka on havaittu monissa erilaisissa nuorissa pyöreissä levyissä, osoittavat kiertävien planeettojen läsnäolon. Kuten ryhmä ilmoitti, tämä on yhdenmukaista muiden protoplanetaaristen levyjen havaintojen kanssa ja voisi auttaa valaisemaan planeettojen muodostumisprosessia.
"Protoplanetaaristen levyjen viimeaikaisista korkean resoluution ja herkkyyden havainnoista syntyvä kuva on, että rako- ja rengasmaiset piirteet ovat yleisiä laajassa valikoimassa levyjä, joiden massa ja ikä ovat erilaiset", he toteavat. "Uudet korkearesoluutioiset ja erittäin tarkkoja ALMA-kuvat pölyn lämpö- ja CO-linjapäästöistä sekä korkealaatuinen sirontadata auttavat löytämään lisää todisteita niiden muodostumisen takana olevista mekanismeista."
Yksi vaikeimmista haasteista planeettojen muodostumisen ja evoluution tutkimisessa on se, että tähtitieteilijät eivät ole perinteisesti kyenneet näkemään prosesseja toiminnassa. Mutta instrumenttien parannuksen ja kyvyn avulla tutkia aurinkoa käyttämättömiä tähtijärjestelmiä avulla tähtitieteilijät ovat kyenneet näkemään järjestelmän eri vaiheissa muodostumisprosessia.
Tämä puolestaan auttaa meitä tarkentamaan teorioitamme siitä, kuinka aurinkokunta syntyi, ja voi jonain päivänä antaa meille mahdollisuuden ennustaa tarkalleen, millaiset järjestelmät voivat muodostua nuoriin tähtijärjestelmiin.
