I årtier er den mest accepterede opfattelse af, hvordan vores solsystem blev dannet, den nebulære hypotese. I henhold til denne teori dannede Solen, planeterne og alle andre objekter i solsystemet ud af uformelt materiale for milliarder af år siden. Dette støv oplevede en tyngdepunktkollaps i midten og dannede vores sol, mens resten af materialet dannede en omkretsende affaldsring, der samles sammen for at danne planeterne.
Takket være udviklingen af moderne teleskoper har astronomer været i stand til at undersøge andre stjernesystemer for at teste denne hypotese. Desværre har astronomer i de fleste tilfælde kun været i stand til at observere affaldsringe omkring stjerner med antydninger af planeter under dannelse. Det var først for nylig, at et team af europæiske astronomer var i stand til at fange et billede af en nyfødt planet og således demonstrere, at affaldsringe virkelig er planetenes fødested.
Holdets forskning optrådte i to artikler, der for nylig blev offentliggjort i Astronomi & astrofysik, med titlen "Opdagelse af en følgesvend i planetmassen inden for kløften på overgangsdisken omkring PDS 70" og "Orbital og atmosfærisk karakterisering af planeten inden for kløften på PDS 70 overgangsdisk." Holdet bag begge studier inkluderede medlem fra Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) samt flere observatorier og universiteter.
Af hensyn til deres undersøgelser valgte holdene PDS 70b, en planet, der blev opdaget i en afstand af 22 astronomiske enheder (AU'er) fra dens værtsstjerne, og som antages at være et nydannet organ. I den første undersøgelse - som blev ledet af Miriam Keppler fra Max Planck Institute for Astronomy - angav teamet, hvordan de studerede den protoplanetære disk omkring stjernen PDS 70.
PDS 70 er en lavmasse T Tauri-stjerne beliggende i stjernebilledet Centaurus, cirka 370 lysår fra Jorden. Denne undersøgelse blev udført ved hjælp af arkivbilleder i det næsten-infrarøde bånd taget af det Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch instrument (SPHERE) instrument på ESOs Very Large Telescope (VLT) og det nærinfrarøde Coronagraphic Imager på Gemini South Telescope .
Ved hjælp af disse instrumenter foretog teamet den første robuste detektion af en ung planet (PDS 70b), der kredsede inden for et hul i stjernens protoplanetære disk og placerede omtrent tre milliarder km (1,86 milliarder mi) fra sin centrale stjerne - omtrent den samme afstand mellem Uranus og solen. I den anden undersøgelse, ledet af Andre Muller (også fra MPIA), beskriver teamet, hvordan de brugte SPHERE-instrumentet til at måle planetens lysstyrke ved forskellige bølgelængder.
Fra dette var de i stand til at bestemme, at PDS 70b er en gasgigant, der har omkring ni Jupiter-masser og en overfladetemperatur på ca. 1000 ° C (1832 ° F), hvilket gør den til en særlig "Hot Super-Jupiter". Planeten skal være yngre end sin værtstjerne og vokser sandsynligvis stadig. Dataene indikerede også, at planeten er omgivet af skyer, der ændrer den stråling, der udsendes af planetkernen og dens atmosfære.
Takket være de avancerede instrumenter, der blev brugt, var teamet også i stand til at erhverve et billede af planeten og dens system. Som du kan se fra billedet (indsendt øverst) og videoen nedenfor, er planeten synlig som et lyst punkt til højre for det sorte centrum af billedet. Denne mørke region skyldes en korongrafe, der blokerer for lyset fra stjernen, så holdet kunne registrere den meget svagere ledsager.
Som Miriam Keppler, en postdoktorand ved MPIA, forklarede i en nylig ESO-pressemeddelelse:
”Disse diske omkring unge stjerner er planeternes fødesteder, men indtil videre har kun en håndfuld observationer fundet antydninger til babyplaneter i dem. Problemet er, at de fleste af disse planetkandidater indtil nu bare kunne have været funktioner på disken. ”
Ud over at opdage den unge planet bemærkede forskerteamene også, at den har formet den protoplanetære skive i kredsløb om stjernen. I det væsentlige har planetens bane sporet et kæmpehul i midten af disken efter at have opsamlet materiale fra det. Dette betyder, at PDS 70b stadig er placeret i nærheden af sin fødested, sandsynligvis stadig vil være ophobning af materiale og vil fortsætte med at vokse og ændre sig.
I årtier har astronomer været opmærksomme på disse huller i den protoplanetære disk og spekuleret i, at de blev produceret af en planet. Nu har de endelig bevis for at støtte denne teori. Som André Müller forklarede:
“Kepplers resultater giver os et nyt vindue mod de komplekse og dårligt forståede tidlige stadier af planetarisk udvikling. Vi var nødt til at observere en planet på en ung stjerneskive for virkelig at forstå processerne bag planetdannelsen.“
Disse studier vil være en velsignelse for astronomer, især når det kommer til teoretiske modeller for planetdannelse og evolution. Ved at bestemme planetens atmosfæriske og fysiske egenskaber har astronomerne været i stand til at teste centrale aspekter af den nebulære hypotese. Opdagelsen af denne unge, støvhyllede planet ville ikke have været, hvis ikke for kapaciteterne i ESOs SPHERE-instrument.
Dette instrument studerer eksoplaneter og diske omkring stjerner i nærheden ved hjælp af en teknik, der kaldes billeddannelse med høj kontrast, men er også afhængig af avancerede strategier og databehandlingsteknikker. Ud over at blokere lyset fra en stjerne med et andet afsnit, er SPHERE i stand til at filtrere signalerne fra svage planetariske ledsagere omkring lyse unge stjerner på flere bølgelængder og epoker.
Som professor Thomas Henning - direktøren ved MPIA, den tyske medundersøger af SPHERE-instrumentet og en seniorforfatter på de to undersøgelser - sagde i en nylig pressemeddelelse fra MPIA:
”Efter ti års udvikling af nye kraftfulde astronomiske instrumenter som SPHERE viser denne opdagelse, at vi endelig er i stand til at finde og studere planeter på tidspunktet for deres dannelse. Det er opfyldelsen af en langærmet drøm. ”
Fremtidige observationer af dette system vil også give astronomer mulighed for at teste andre aspekter af planetdannelsesmodeller og lære om planetens systems tidlige historie. Disse data vil også gøre en lang vej mod at bestemme, hvordan vores eget solsystem blev dannet og udviklet sig i løbet af dets tidlige historie.
