370 valovuoden päässä meistä, aurinkokunta tekee vauvaplaneettoja. Tähti kaiken keskellä on nuori, vain noin 6 miljoonaa vuotta vanha. Ja sen vauvat ovat kaksi suurta planeettaa, todennäköisesti molemmat kaasujättiläisiä, jotka imettävät kaasun muodossa olevaa ainetta ympäröivältä levyltä.
Tämän järjestelmän isäntätärtä kutsutaan PDS 70: ksi. PDS 70 on hiukan pienempi ja vähemmän massiivinen kuin aurinkoomme, ja se lisää edelleen itse asiaa. Tämä nuori tähti on T Tauri-tähti, mikä tarkoittaa pohjimmiltaan, että he ovat hyvin nuoria ja alkavat vasta elämässä. Koska planeetta on niin nuori, planeetat ovat edelleen muodostumassa kiertoradalla sen ympärille. Ja nähdä, että syntyvät planeetat edelleen muodostuvat, on astronomien vasta alkamassa hyvää.
"Tämä on ensimmäinen yksiselitteinen ilmaus kahden planeetan järjestelmälle, joka leikkaa levyraon."
Julien Girard, avaruusteleskoopin tiedeinstituutti.
Näiden nuorten, edelleen muodostuneiden planeettojen kuvat tekevät mielenkiintoisiksi siitä, että ne ovat todisteita, jotka tukevat pitkäaikaista teoriaamme siitä, kuinka planeettojen muodostuminen tapahtuu nuorissa aurinkojärjestelmissä. Tätä teoriaa kutsutaan Nebular Hypoteesiksi ja se on ollut olemassa jo vuosikymmenien ajan, mutta ilman sitä tukevia havainnollisia todisteita.
Nebular hypoteesi
Tähdet muodostuvat massiivisista pilvistä, joista suurin osa on vetyä, nimeltään molekyylipilviä. Molekyylipilvet ovat painovoimaisesti epävakaita ja kaasulla on taipumus kutistua yhteen. Lopulta yksi näistä kohoumista alkaa lumipalloilla ja kasvaa yhä suuremmiksi. Tällöin pilvi tasoittuu kuin pannukakku ja alkaa pyöriä, ja kun keskimmäinen ryömintä on riittävän tiheä, se syttyy fuusioksi ja tähti syntyy. Monet tähdet ovat binaarijärjestelmissä, kun molekyylipilvestä muodostuu kaksi tähteä.
Mutta keskellä oleva tähti ei ole ainoa kohouma. Pyörivässä kaasussa muodostuu muita, pienempiä kohoumia, ja ne voivat muodostua planeetoiksi. Jotkut kaasumaisista planeetoista, kuten Jupiter ja Saturnus omassa aurinkokunnassamme, voivat saada todella suuriksi. (Tähtitieteilijät viittaavat joskus Jupiteriin ja Saturnukseen "epäonnistuneisiin tähtiin", koska he olivat matkalla kohti tähtiä, mutta eivät päässeet sinne.)
Jos pystyisit jäädyttämään prosessin siellä, näkisit nuoren tähden tasaisen pyörivän kaasupilven keskellä. Mutta kaasussa näkisit renkaanmuotoisia aukkoja, joissa planeetat ovat kiireisiä pyyhkimällä materiaalia ja tulossa hyvin planeeteiksi. Tätä prosessia kutsutaan lisäykseksi. Ja se ei ole enää molekyylipilvi, nyt sitä kutsutaan ”protoplanetaariseksi levyksi”, koska se on levyn muoto ja siihen muodostuvat proto-planeettoja.
Ja juuri tähtitieteilijät näkevät sen.
Näyttää todelliset planeetat
Uutta näissä uusissa kuvissa on se, että emme voi nähdä vain aukkoja ja renkaita, jotka ilmaisevat planeetan läsnäoloa, vaan näemme itse todelliset planeetat. Ja se on vasta toinen kerta, kun olemme varmasti nähneet kahden planeetan järjestelmän tekevän aukkoja levylle. (Neljän planeetan järjestelmä, nimeltään HR 8799, kuvattiin vuonna 2008.)
"Olimme hyvin yllättyneitä, kun löysimme toisen planeetan."
Sebastiaan Haffert, johtava kirjailija, Leidenin observatorio.
"Tämä on ensimmäinen yksiselitteinen havainto kahden planeetan järjestelmästä, joka veistää levyvälin", kertoi Julien Girard Space Telescope Science Institute -laitoksesta Baltimoressa, Marylandissa.
Tässä uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin Nature Astronomy -yrityksen 3. kesäkuuta ilmestyneessä numerossa, tähtitieteilijöiden ryhmä käytti MUSE-spektrografia Euroopan eteläisen observatorion erittäin suurella teleskoopilla (VLT.).
Näyttö protoplanetaarisen levyn sisällä on vaikea tehtävä. Tähti ei ole vain todella kirkas, hallitsee kuvaa, vaan myös kaikki levyssä olevat kaasut ja pöly voivat estää muodostavista planeetoista tulevan valon. MUSE-instrumentilla on valta erottaa lukitus pilven vedyn lähettämään valoon, mikä on merkki vedyn kerääntymisestä edelleen muodostuneille planeetoille.
"Olimme yllättyneitä, kun löysimme toisen planeetan", sanoi Leidenin observatorion johtaja Sebastiaan Haffert paperille.
”Laitteilla, kuten ALMA, Hubble, tai suurilla maapohjaisilla optisilla teleskoopeilla, joissa on mukautuva optiikka, näemme renkaat ja raot levyt kaikkialla. Avoin kysymys on ollut, onko siellä planeettoja? Tässä tapauksessa vastaus on kyllä ”, Girard selitti.
Se mitä joukkue huomasi oli planeetta nimeltä PDS 70c. (Toinen samassa järjestelmässä oleva planeetta, nimeltään PDS 70b, havaittiin ensimmäisen kerran noin vuosi sitten.)
Uusi planeetta, PDS 70c, on lähellä levyn ulkoreunaa ja on noin 3,3 miljardia mailia päässä tähtiä. Se on suunnilleen sama etäisyys kuin Neptunus on auringosta. Tähtitieteilijöillä on vain alustavat arviot planeetan massasta, mutta he arvioivat, että PDS 70c on 1-10 kertaa yhtä massiivinen kuin Jupiter.
Aikaisemmin löydetty planeetta, PDS 70b, on noin 2 miljardin mailin päässä tähtiä, suunnilleen sama kuin aurinkokunnan Uraani. Sen massa on välillä 4 - 17 kertaa Jupiterin massa.
Nyt odotamme. James Webbin kaukoputkeen
Kuvien saaminen näistä nuorista eksoplaneetoista on MUSE-spektrografille eräänlainen onnellinen onnettomuus. Laite kehitettiin alun perin galaksien ja tähtiklustereiden tutkimiseksi. Mutta kuten käy ilmi, on hyvä havaita eksoplaneettoja muodostumisprosessissa. Ja tuo onnettomuus on auttanut siirtämään sumun hypoteesin hypoteesista hyväksyttyyn teoriaan.
”Tämä uusi tarkkailutila on kehitetty tutkimaan galakseja ja tähtiklustereita korkeammalla spatiaalisella resoluutiolla. Mutta tämä uusi tila tekee siitä sopivan myös eksoplaneetankuvaukseen, mikä ei ollut alkuperäinen tieteellinen ajuri MUSE-instrumentille ”, Haffert sanoi.
Jatkossa (tulevaisuus, jonka viivästyminen jatkuu), James Webb Space Telescope (JWST) edistää näihin levyihin muodostuvien nuorten planeettojen tutkimusta. Kun tämän edistyneen avaruusteleskoopin väliaikainen odotus on ohi, sen tehon tulisi antaa tähtitieteilijöiden päästä nollaan erittäin tietyillä valon aallonpituuksilla, jotka emittoivat vetyä.
Tämä tarkoittaa, että tutkijat pystyvät mittaamaan levyssä olevan vetykaasun lämpötilan ja sen tiheyden. Molempien näiden asioiden tunteminen auttaa meitä todella ymmärtämään, kuinka kaasumaisten jättiläisten planeetat muodostuvat.
Mutta toistaiseksi ainakin meillä on kuvia planeetoista, ja kun tähtitieteilijät katsovat galaksiin ja näkevät nämä nuoret tähtijärjestelmät ja levyjen aukot, he voivat olla varmoja siitä, että siellä on todellakin planeettoja.
