Астрономы обнаружили гигантскую экзопланету, размер которой в 3–10 раз превышает размер Юпитера. Она скрывается в крутящемся диске газа и пыли, окружающем молодую звезду.
Предыдущие наблюдения
Ранее считалось, что звезда под названием MP Mus одинока и не имеет планет на орбите, окружённая безликим облаком газа и пыли. Однако новые наблюдения с использованием данных от комплекса радиотелескопов ALMA и миссии Европейского космического агентства Gaia показали, что это не так.
Открытие международной группы астрономов
Международная группа астрономов под руководством Кембриджского университета обнаружила крупного газового гиганта в протопланетном диске звезды MP Mus. Это первый случай, когда Gaia обнаружила экзопланету в протопланетном диске. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Как формируются планеты
Изучая формирование планет в протопланетных дисках вокруг молодых звёзд, исследователи могут узнать больше о том, как развивалась наша Солнечная система. Процесс, известный как аккреция ядра, заставляет частицы в диске слипаться друг с другом, образуя более крупные твёрдые тела, такие как астероиды или планеты. Молодые планеты начинают прокладывать в диске борозды, подобно канавкам на виниловой пластинке.
Однако наблюдение за молодыми планетами чрезвычайно сложно из-за помех от газа и пыли в диске. На сегодняшний день было сделано только три надёжных обнаружения молодых планет в протопланетных дисках.
Доктор Álvaro Ribas из Кембриджского института астрономии
Доктор Álvaro Ribas из Кембриджского института астрономии, возглавлявший исследование, специализируется на изучении протопланетных дисков. «Мы впервые наблюдали эту звезду, когда узнали, что у большинства дисков есть кольца и промежутки, и я надеялся найти особенности вокруг MP Mus, которые могли бы намекать на присутствие планеты или планет», — сказал он.
Используя ALMA, Рибас наблюдал за протопланетным диском вокруг MP Mus (PDS 66) в 2023 году. Результаты показали молодую звезду, которая, казалось, была одинока во Вселенной. Её окружающий диск не имел никаких промежутков, где могли бы формироваться планеты, и был совершенно плоским и безликим.
Новые наблюдения
Рибас и его коллеги из Германии, Чили и Франции дали MP Mus ещё один шанс. Используя ALMA, они наблюдали за звездой в диапазоне 3 мм — более длинной длине волны, чем при более ранних наблюдениях, что позволило им проникнуть глубже в диск.
Новые наблюдения выявили полость вблизи звезды и два промежутка дальше, которые были скрыты при более ранних наблюдениях, что позволяет предположить, что MP Mus может быть не одинока.
В то же время
Мигель Виоук, исследователь из Европейской южной обсерватории, обнаружил ещё одну часть головоломки. Используя данные Gaia, он обнаружил, что MP Mus «качается».
«Моя первая реакция была такой: я, должно быть, допустил ошибку в своих расчётах, потому что считалось, что у MP Mus безликий диск», — сказал Виоук. «Я пересматривал свои расчёты, когда увидел, как Альваро представляет предварительные результаты недавно обнаруженной внутренней полости в диске, что означало, что колебания, которые я обнаружил, были реальными и имели хорошие шансы быть вызванными формирующейся планетой».
Результаты исследования
Используя комбинацию наблюдений Gaia и ALMA, а также компьютерное моделирование, исследователи пришли к выводу, что колебания, вероятно, вызваны газовым гигантом, масса которого менее чем в десять раз превышает массу Юпитера, вращающегося вокруг звезды на расстоянии от одного до трёх раз большем, чем расстояние от Земли до Солнца.
«Наша работа по моделированию показала, что если поместить гигантскую планету внутри вновь обнаруженной полости, то можно также объяснить сигнал Gaia», — сказал Рибас. «А использование более длинных волн ALMA позволило нам увидеть структуры, которые мы не могли видеть раньше».
Это первый случай, когда экзопланета, находящаяся в протопланетном диске, была косвенно обнаружена таким образом — путём объединения точных данных о движении звезды из Gaia с глубокими наблюдениями диска. Это также означает, что в других дисках может существовать множество скрытых планет, которые только и ждут, чтобы их нашли.
«Мы думаем, что это одна из причин, почему сложно обнаружить молодые планеты в протопланетных дисках, потому что в этом случае нам понадобились данные ALMA и Gaia вместе», — сказал Рибас. «Более длинная длина волны ALMA невероятно полезна, но для наблюдения на этой длине волны требуется больше времени на телескопе».
Рибас говорит, что предстоящие модернизации ALMA, а также будущие телескопы, такие как Very Large Array следующего поколения (ngVLA), могут быть использованы для более глубокого изучения большего количества дисков и лучшего понимания скрытой популяции молодых планет, что, в свою очередь, может помочь нам узнать, как могла сформироваться наша планета.
Предоставлено Кембриджским университетом.