Хаббл наблюдает, как растет планета-гигант

Космический телескоп "Хаббл" предоставляет астрономам редкую возможность посмотреть на все еще формирующуюся планету размером с Юпитер, которая питается окружающим молодую звезду материалом.

Об этом рассказывают в НАСА.

"Мы еще очень мало знаем то, как растут планеты-гиганты", - говорит Брендан Боулер из Техасского университета в Остине. "Эта планетарная система предоставляет нам первую возможность наблюдать, как материал падает на планету. Наши результаты открывают новую область для этого исследования".

Хотя сегодня каталогизированы более 4000 экзопланет, телескопы получили непосредственные изображения всего около 15-ти. И эти планеты так далеки и малы, что на лучших фотографиях они просто точки. Новая методика команды с использованием Хаббла для получения непосредственного изображения этой планеты прокладывает новый путь для дальнейших исследований экзопланет, особенно в период становления планеты.

Эта огромная экзопланета, обозначенная как PDS 70b, вращается вокруг оранжевой карликовой звезды PDS 70, которая уже имеет две активно формирующиеся планеты внутри огромного диска пыли и газа, окружающего звезду. Система находится в 370 световых годах от Земли в созвездии Центавра.

"Эта система настолько захватывающая потому, что мы можем быть свидетелями формирования планеты", - сказал Ифань Чжоу, также из Техасского университета в Остине. "Это самая молодая добросовестная планета, которую Хаббл когда-нибудь непосредственно изобразил". В свои юные пять миллионов лет планета все еще собирает материал и наращивает массу.

Чувствительность Хаббла к ультрафиолету (УФ) позволяет получить уникальный взгляд на излучение от чрезвычайно горячего газа, падающего на планету. "Наблюдение Хаббла позволили нам оценить, насколько быстро планета набирает массу", - добавил Чжоу.

Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории зафиксировал первое четкое изображение формирующейся планеты PDS 70b вокруг карликовой звезды в 2018 году. Планета выделяется яркой точкой справа от центра изображения, затемненная маской коронаграфа, используемого для блокировки света центральной звезды. ESO, VLT, André B. Müller (ESO)

УФ-наблюдения, которые дополняют исследования этой планеты, позволили команде впервые напрямую измерить скорость роста массы планеты. За период в пять миллионов лет отдаленный мир уже увеличился до массы, которая в пять раз превышает Юпитер. Нынешняя измеренная скорость аккреции снизилась до такой степени, что, если скорость останется неизменной еще в течение миллиона лет, планета увеличилась бы лишь примерно на дополнительную 1/100 массы Юпитера.

Чжоу и Боулер подчеркивают, что эти наблюдения является одним только снимком во времени — нужны дополнительные данные, чтобы определить, увеличивается или уменьшается скорость прибавления массы. "Наши измерения позволяют предположить, что планета находится на конце процесса формирования".

Молодая система PDS 70 наполнена первозданным газопылевым диском, который предоставляет топливо для роста планет во всей системе. Планета PDS 70b окружена собственным газопылевым диском, который извлекает материал из значительно большего околозвездного диска. Исследователи предполагают, что линии магнитного поля простираются от ее околопланетного диска до атмосферы экзопланеты и направляют материал на поверхность планеты.

"Если этот материал следует столбцами с диска на планету, это привело бы к образованию локальных горячих пятен", - пояснил Чжоу. "Эти горячие пятна могут быть по крайней мере в 10 раз горячее, чем температура планеты". Было обнаружено, что эти горячие пятна яростно светятся в УФ-свете.

Наблюдение Хаббла точно определили планету PDS 70b. Коронаграф на камере Хаббла блокирует блики центральной звезды для непосредственного наблюдения планеты. Joseph DePasquale (STScI)

Эти наблюдения позволяют понять, как 4,6 миллиарда лет назад вокруг нашего Солнца образовались планеты-газовые гиганты. Возможно, Юпитер вырос на окружающем диске из падающего материала. Его основные спутники также могли образоваться из остатков на этом диске.

Сложностью для команды было преодоление бликов родительской звезды. PDS 70b вращается приблизительно на таком же расстоянии, как Уран от Солнца, но ее звезда в 3000 раз ярче планеты в УФ-длинах волн. Обрабатывая изображение, Чжоу очень осторожно удалил блики звезды, чтобы оставить позади только свет, который излучает планета. Таким образом, он в 5 раз улучшил границу расстояния, на котором планета находится от своей звезды в наблюдениях Хаббла.

"Через тридцать один год после запуска мы все еще находим новые способы использования Хаббл", - добавил Боулер. "Стратегия наблюдения Ифаня и методика дальнейшей обработки откроют новые возможности для изучения подобных систем, или даже той же системы, неоднократно с помощью Хаббла. Во время будущих наблюдений мы могли бы потенциально обнаружить, когда большая часть газа и пыли попадает на их планеты, и происходит ли это с постоянной скоростью".

Результаты исследователей были опубликованы в апреле 2021 в "The Astronomical Journal".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.