Nowe obserwacje pokazują, że planety powstające w dyskach protoplanetarnych, takie jak ta wokół PDS 70, mogą powodować powstawanie kolejnych planet.
To odkrycie, oparte na obrazach o wysokiej rozdzielczości z ALMAwspiera efekt domina w sekwencyjnym tworzeniu się układów planetarnych.
Odkrycia w układach wieloplanetarnych
Nowe obserwacje radioastronomiczne formującego się układu planetarnego ujawniają, że gdy pierwsze planety pojawią się w pobliżu gwiazdy, mogą one wpływać na otaczającą materię, kierując ją do formowania dodatkowych planet dalej. W tym procesie każda planeta odgrywa rolę w tworzeniu następnej, podobnie jak spadające domino uruchamiające się nawzajem.
Do tej pory astronomowie zidentyfikowali ponad 5500 układów planetarnych, z czego potwierdzono, że ponad 1000 ma wiele planet. Planety powstają w dyskach protoplanetarnych — masywnych obłokach gazu i pyłu otaczających młode gwiazdy. Pomimo tej wiedzy dokładny proces rozwoju systemów wieloplanetarnych, takich jak nasz Układ Słoneczny, pozostaje niejasny.
Studium przypadku: PDS 70
Kluczowym systemem do badania powstawania planet jest PDS 70, młoda gwiazda znajdująca się 367 lat świetlnych od nas, w gwiazdozbiorze Centaura. To jedyna znana gwiazda, w obrębie której bezpośrednio zaobserwowano w pełni uformowane planety dysk protoplanetarny za pomocą obrazowania optycznego i podczerwonego. (Pierwsze potwierdzone zdjęcie nowonarodzonej planety uchwycone za pomocą ESOVLT.)
Wcześniejsze obserwacje fal radiowych za pomocą Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) pozwoliły wykryć pierścień ziaren pyłu poza orbitami dwóch znanych planet PDS 70. Jednak tym wstępnym obserwacjom brakowało rozdzielczości potrzebnej do zbadania szczegółowej struktury pierścienia.
Postęp w technikach obserwacyjnych
W badaniach tych międzynarodowy zespół kierowany przez Kiyoaki Doi, byłego doktora. student Narodowego Obserwatorium Astronomicznego Japonii (NAOJ) / Graduate University for Advanced Studies w SOKENDAI, a obecnie stażysta podoktorski w Instytucie Astronomii Maxa Plancka, przeprowadził obserwacje dysku protoplanetarnego wokół PDS 70 w wysokiej rozdzielczości. Zespół ponownie wykorzystał ALMA, ale obserwowana na dłuższych falach radiowych. Dzieje się tak dlatego, że dłuższe fale lepiej nadają się do zaglądania w obłok pyłu dysku protoplanetarnego.
Ustalenia z najnowszych obserwacji ALMA
Nowe obserwacje ALMA wyraźnie pokazują koncentrację ziaren pyłu na północnym zachodzie (prawy górny róg) w pierścieniu poza orbitami dwóch istniejących planet. Położenie tej grudki pyłu sugeruje, że już uformowane planety oddziałują z otaczającym dyskiem, koncentrując ziarna pyłu w wąskim obszarze na zewnętrznej krawędzi ich orbit. Uważa się, że te zbite ziarna pyłu wyrosną na nową planetę.
Praca ta pokazuje obserwcyjnie, że powstawanie układów planetarnych, takich jak Układ Słoneczny, można wyjaśnić sekwencyjnym formowaniem się planet od wewnątrz na zewnątrz w wyniku powtarzania tego procesu; jak linia spadającego domina, z którego każde uruchamia następne.
Odniesienie: „Asymmetric Dust Accumulation of the PDS 70 Disk Revealed by ALMA Band 3 Observations” autorstwa Kiyoaki Doi, Akimasa Kataoka, Hauyu Baobab Liu, Tomohiro C. Yoshida, Myriam Benisty, Ruobing Dong, Yoshihide Yamato i Jun Hashimoto, 14 października 2024 r., The Listy do dzienników astrofizycznych.
DOI: 10.3847/2041-8213/ad7f51
