Хаббл спостерігає, як зростає планета-гігант

Космічний телескоп "Хаббл" надає астрономам рідкісну можливість подивитися на планету розміром з Юпітер, яка все ще формується та живиться матеріалом, що оточує молоду зірку.

Про це розповідають в НАСА.

"Ми ще дуже мало знаємо те, як ростуть планети-гіганти", - каже Брендан Боулер з Техаського університету в Остіні. "Ця планетарна система надає нам першу можливість спостерігати, як матеріал падає на планету. Наші результати відкривають нову область для цього дослідження".

Хоча на сьогодні каталогізовано понад 4000 екзопланет, телескопи отримали безпосередні зображення лише близько 15-ти. І ці планети такі далекі та маленькі, що на найкращих фотографіях вони просто крапки. Нова методика команди з використання Хаббла для отримання безпосереднього зображення цієї планети прокладає новий шлях для подальших досліджень екзопланет, особливо в період становлення планети.

Ця величезна екзопланета, позначена як PDS 70b, обертається навколо помаранчевої карликової зірки PDS 70, яка вже має дві планети, що активно формуються, всередині величезного диску пилу та газу, що оточуює зірку. Система знаходиться за 370 світлових років від Землі в сузір'ї Центавра.

"Ця система настільки захоплююча тому, що ми можемо бути свідками формування планети", - сказав Іфан Чжоу, також з Техаського університету в Остіні. "Це наймолодша добросовісна планета, яку Хаббл коли-небудь безпосередньо зобразив". У свої юні п’ять мільйонів років планета все ще збирає матеріал і нарощує масу.

Чутливість Хаббла до ультрафіолету (УФ) дозволяє отримати унікальний погляд на випромінювання від надзвичайно гарячого газу, що падає на планету. "Спостереження Хаббла дозволили нам оцінити, наскільки швидко планета набирає масу", - додав Чжоу.

Дуже великий телескоп Європейської південної обсерваторії зафіксував перше чітке зображення планети, що формується, PDS 70b навколо карликової зірки в 2018 році. Планета виділяється яскравою точкою праворуч від центру зображення, яка затемнена маскою коронаграфа, що використовується для блокування світла центральної зірки. ESO, VLT, André B. Müller (ESO)

УФ-спостереження, які доповнюють дослідження цієї планети, дозволили команді вперше напряму виміряти швидкість зростання маси планети. За період у п'ять мільйонів років віддалений світ вже збільшився до маси, яка у п'ять разів перевищує Юпітер. Нинішня виміряна швидкість акреції знизилася до такої міри, що, якщо швидкість залишатиметься незмінною ще протягом мільйона років, планета збільшилася б лише приблизно на додаткову 1/100 маси Юпітера.

Чжоу та Боулер підкреслюють, що ці спостереження є одним лише знімком у часі -- потрібні додаткові дані, щоб визначити, чи збільшується чи зменшується швидкість додавання маси. "Наші вимірювання дозволяють припустити, що планета перебуває на кінці процесу формування".

Молода система PDS 70 наповнена одвічним газопиловим диском, який надає паливо для зростання планет у всій системі. Планета PDS 70b оточена власним газопиловим диском, який витягує матеріал із значно більшого навколозоряного диска. Дослідники припускають, що лінії магнітного поля простягаються від її навколопланетного диска аж до атмосфери екзопланети і направляють матеріал на поверхню планети.

"Якщо цей матеріал слідує стовпцями з диска на планету, це призвело б до утворення локальних гарячих плям", - пояснив Чжоу. "Ці гарячі плями можуть бути принаймні в 10 разів гарячішими, ніж температура планети". Було виявлено, що ці гарячі плями люто світяться в УФ-світлі.

Спостереження Хаббла точно визначили планету PDS 70b. Коронаграф на камері Хаббла блокує відблиски центральної зірки для безпосереднього спостереження планети. Joseph DePasquale (STScI)

Ці спостереження дають змогу зрозуміти, як 4,6 мільярда років тому навколо нашого Сонця утворилися планети-газові гіганти. Можливо, Юпітер нагромадився на навколишньому диску з матеріалу, що падає. Його основні супутники також мали б утворитися із залишків на цьому диску.

Складністю для команди було подолання відблисків батьківської зірки. PDS 70b обертається на приблизно такій же відстані, як Уран від Сонця, але її зірка у 3000 разів яскравіша за планету на УФ-довжинах хвиль. Обробляючи зображення, Чжоу дуже обережно видалив відблиски зірки, щоб залишити позаду лише світло, яке випромінює планета. Таким чином, він у 5 разів покращив межу відстані, на якій планета знаходиться від своєї зірки в спостереженнях Хаббла.

"Через тридцять один рік після запуску ми все ще знаходимо нові способи використання Хаббла", - додав Боулер. "Стратегія спостереження Іфана та методика подальшої обробки відкриють нові можливості для вивчення подібних систем, або навіть тієї самої системи, неодноразово за допомогою Хаббла. Під час майбутніх спостережень ми могли б потенційно виявити, коли більша частина газу і пилу потрапляє на їхні планети, і чи відбувається це з постійною швидкістю".

Результати дослідників були опубліковані у квітні 2021 року в "The Astronomical Journal".

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.