Vuosikymmenien ajan laajimmin hyväksytty näkemys siitä, kuinka aurinkokuntamme muodostui, on ollut Neulan Hypoteesi. Tämän teorian mukaan aurinko, planeetat ja kaikki muut aurinkokunnan kohteet muodostuivat sumuttomasta materiaalista miljardeja vuosia sitten. Tämän pölyn keskiosassa tapahtui painovoimainen romahtaminen, joka muodosti aurinkoomme, kun taas loput materiaalista muodostivat ympyrätason roskirenkaan, joka yhdistyi planeettojen muodostamiseksi.
Nykyaikaisten kaukoputkien kehityksen ansiosta tähtitieteilijät ovat pystyneet koettamaan muita tähtijärjestelmiä tämän hypoteesin testaamiseksi. Valitettavasti useimmissa tapauksissa tähtitieteilijät ovat pystyneet havaitsemaan tähteiden ympärillä vain roskien renkaat, joissa on vihjeitä muodostuville planeetoille. Vasta äskettäin ryhmä eurooppalaisia tähtitieteilijöitä pystyi ottamaan kuvan vastasyntyneestä planeetasta osoittaen siten, että roskarenkaat ovat todellakin planeettojen syntypaikka.
Ryhmän tutkimus ilmestyi kahdessa lehdessä, jotka julkaistiin äskettäin Tähtitiede ja astrofysiikka, nimeltään "Planeetta-massa-seuralaisen löytäminen PDS 70: n ympärillä olevan siirtymälevyn raossa" ja "PDS 70 -siirtolevyn raon sisällä olevan planeetan kiertorata- ja ilmakehän karakterisointi." Molempien tutkimusten takana olevassa ryhmässä oli jäsen Max Planckin tähtitieteen instituutista (MPIA) sekä useista observatorioista ja yliopistoista.
Tutkimuksensa vuoksi joukkueet valitsivat PDS 70b: n, planeetan, joka löydettiin 22 tähtitieteellisestä yksiköstä (AU) etäisyydeltä isäntähtään ja jonka uskottiin olevan vasta muodostettu ruumis. Ensimmäisessä tutkimuksessa - jota johti Miriam Keppler Max Planckin tähtitieteen instituutista - ryhmä kertoi, kuinka he tutkivat protoplanetaarista levyä PDS 70 -tähteen ympärillä.
PDS 70 on vähän massaa oleva Tauri-tähti, joka sijaitsee Kentauruksen tähdistössä, noin 370 valovuoden päässä maasta. Tämä tutkimus suoritettiin käyttämällä arkistokuvia lähi-infrapunakaistalla, joka oli otettu Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet REsearch -instrumentin (SPHERE) instrumentilla ESOn erittäin suurella kaukoputkella (VLT) ja Lähi-infrapuna-koronagrafisella kuvansiirtolaitteella Gemini South-teleskoopilla. .
Näitä instrumentteja käyttämällä joukkue havaitsi ensimmäisen vankan havainnon nuoresta planeetasta (PDS 70b), joka kiertää tähtiä sen protoplanetaarisen levyn aukossa ja sijaitsee noin kolme miljardia km (1,86 miljardia mi) etäisyydeltään sen keskitähdestä - suunnilleen sama etäisyys Uranuksen välillä. ja aurinko. Toisessa tutkimuksessa, jota johti Andre Muller (myös MPIA: sta), joukkue kuvaa, kuinka he käyttivät SPHERE-instrumenttia planeetan kirkkauden mittaamiseen eri aallonpituuksilla.
Tämän perusteella he pystyivät määrittämään, että PDS 70b on kaasu jättiläinen, jolla on noin yhdeksän Jupiter-massaa ja pintalämpötila noin 1000 ° C (1832 ° F), mikä tekee siitä erityisen ”kuuman Super-Jupiterin”. Maapallon on oltava isäntätärtä nuorempi ja todennäköisesti kasvaa edelleen. Tiedot osoittivat myös, että planeettaa ympäröivät pilvet, jotka muuttavat planeetan ytimen ja sen ilmakehän lähettämää säteilyä.
Käytettyjen edistyneiden välineiden ansiosta joukkue pystyi myös hankkimaan kuvan planeetasta ja sen järjestelmästä. Kuten kuvasta (ylhäällä) ja alla olevasta videosta voi nähdä, planeetta on näkyvissä kirkkaana pisteenä kuvan mustan keskipisteen oikealla puolella. Tämä tumma alue johtuu korongrafiikasta, joka estää tähden valon, jotta joukkue voisi havaita paljon ohuemman kumppanin.
Kuten MPIA: n tutkijatohtori Miriam Keppler selitti äskettäisessä ESO: n lehdistötiedotteessa:
”Nämä nuorten tähtien ympärillä olevat levyt ovat planeettojen syntypaikkoja, mutta toistaiseksi vain kourallinen havainnoista on havaittu vihjeitä vauvaplaneettoista niissä. Ongelmana on, että tähän asti suurin osa näistä planeettat ehdokkaista olisi voinut vain olla levyn ominaisuuksia. ”
Nuoren planeetan havaitsemisen lisäksi tutkimusryhmät totesivat myös, että se on veistänyt tähtiä kiertävän protoplanetaarisen levyn. Pohjimmiltaan planeetan kiertorata on jäljittänyt jättiläismäisen reiän levyn keskelle sen jälkeen, kun siitä on kertynyt materiaalia. Tämä tarkoittaa, että PDS 70b sijaitsee edelleen syntymäpaikkansa läheisyydessä, todennäköisesti edelleen kertyvää materiaalia ja kasvaa ja muuttuu edelleen.
Vuosikymmenien ajan tähtitieteilijät ovat olleet tietoisia näistä protoplanetaarisen levyn aukoista ja oletaneet, että ne on tuottanut planeetta. Nyt heillä on vihdoin todisteita tämän teorian tukemiseksi. Kuten André Müller selitti:
“Kepplerin tulokset antavat meille uuden ikkunan planeettojen evoluution monimutkaisiin ja huonosti ymmärrettäviin alkuvaiheisiin. Meidän piti tarkkailla planeettaa nuoren tähden levyllä ymmärtääksemme prosessit todella planeetan muodostumisen takana.“
Nämä tutkimukset antavat apua tähtitieteilijöille, etenkin kun kyse on planeetan muodostumisen ja evoluution teoreettisista malleista. Määrittämällä planeetan ilmakehän ja fysikaaliset ominaisuudet, tähtitieteilijät ovat kyenneet testaamaan Nebular Hypoteesin tärkeimmät näkökohdat. Tämän nuoren, pölystä suojatun planeetan löytäminen ei olisi ollut, ellei ESO: n SPHERE-instrumentin kyvyistä olisi ollut hyötyä.
Tämä instrumentti tutkii eksoplaneetteja ja levyjä lähellä olevien tähtijen ympärillä käyttämällä tekniikkaa, joka tunnetaan korkean kontrastin kuvantamisena, mutta luottaa myös edistyneisiin strategioihin ja tietojenkäsittelytekniikoihin. Sen lisäksi, että SPHERE estää tähden valon koronagrafilla, se pystyy suodattamaan heikkojen planeettatovereiden signaalit kirkkaiden nuorten tähtien ympärillä useilla aallonpituuksilla ja aikakausilla.
Kuten professori Thomas Henning - MPIA: n johtaja, SPHERE-instrumentin saksalainen tutkija ja kahden tutkimuksen vanhempi kirjoittaja - totesi äskettäisessä MPIA: n lehdistötiedotteessa:
”Kun kymmenen vuotta on kehitetty uusia voimakkaita tähtitieteellisiä instrumentteja, kuten SPHERE, tämä löytö osoittaa meille, että pystymme vihdoin löytämään ja tutkimaan planeettoja niiden muodostumisen aikaan. Se on kauan vaalitun unelman toteutuminen. ”
Tämän järjestelmän tulevat havainnot antavat myös tähtitieteilijöille mahdollisuuden testata planeetanmuodostusmallien muita näkökohtia ja oppia planeettajärjestelmien varhaishistoriasta. Nämä tiedot vievät myös pitkän matkan kohti määrittäessään, kuinka oma aurinkokuntamme muodostui ja kehittyi varhaisen historiansa aikana.
