Hubble descoperă o protoplanetă care ar putea schimba modelele de formare a planetelor

Aceasta este redarea de către un artist a unei exoplanete masive nou formate numită AB Aurigae b. Cercetătorii au folosit date noi și arhivate de la Telescopul Spațial Hubble și Telescopul Subaru pentru a confirma că această protoplanetă se formează printr-un proces intens și violent numit instabilitate disc. Instabilitatea discului este o abordare de sus în jos, foarte diferită de modelul dominant de acumulare a miezului. În acest scenariu, un disc masiv în jurul unei stele se răcește, iar gravitația face ca discul să se spargă rapid în unul sau mai multe fragmente de masă planetară. AB Aurigae b este estimată a fi de aproximativ nouă ori mai masivă decât Jupiter și orbitează în jurul stelei sale gazdă de peste două ori mai departe decât Pluto de Soarele nostru. Credit: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

Telescopul spațial Hubble de la NASA a fotografiat direct dovezi ale formării unei protoplanete asemănătoare lui Jupiter, prin ceea ce cercetătorii descriu ca fiind un „proces intens și violent”. Această descoperire susține o teorie dezbătută îndelung despre modul în care se formează planete precum Jupiter, numită „instabilitatea discului”.


Noua lume aflată în construcție este încorporată într-un disc protoplanetar de praf și gaz, cu o structură spirală distinctă care se învârte în jurul unei stele tinere, estimată la aproximativ 2 milioane de ani. Aceasta este aproximativ vârsta sistemului nostru solar când formarea planetei era în curs. (Vârsta sistemului solar este în prezent de 4,6 miliarde de ani.)

„Natura este inteligentă; poate produce planete în moduri diferite”, a spus Thayne Currie de la Telescopul Subaru și Eureka Scientific, cercetătorul principal al studiului.

Toate planetele sunt făcute din material dintr-un disc circumstelar. Teoria predominantă a formării planetelor joviane se numește „acreție centrală”, o abordare de jos în sus în care planetele încorporate în disc cresc din obiecte mici – cu dimensiuni variind de la boabe de praf la bolovani – care se ciocnesc și rămân pe orbită în jurul unei stele. Acest miez acumulează apoi încet gaz de pe disc. În schimb, abordarea instabilității discului este un model de sus în jos în care, pe măsură ce un disc masiv din jurul unei stele se răcește, gravitația face ca discul să se dezintegraze rapid în unul sau mai multe fragmente de masă planetară.

Planeta nou formată, numită AB Aurigae b, este probabil de nouă ori mai masivă decât Jupiter și orbitează în jurul stelei sale gazdă la 8,6 miliarde de mile, mai mult de două ori mai departe decât Pluto este de Soarele nostru. La acea distanță, ar dura foarte mult timp, dacă vreodată, pentru ca o planetă de dimensiunea lui Jupiter să se formeze prin acumulare de miez. Acest lucru îi determină pe cercetători la concluzia că instabilitatea discului a permis acestei planete să se formeze la o distanță atât de mare. Și, este în contrast puternic cu așteptările privind formarea planetei de către modelul de acreție de bază larg acceptat.

Protoplaneta prenatală perturbă modelele de formare a planetelor

Fără text/versiunea de marcă. Credit: T. Currie/Subaru Telescope

Noua analiză combină datele de la două instrumente Hubble: spectrograful de imagini ale telescopului spațial și camera cu infraroșu apropiat și spectrograful cu mai multe obiecte. Aceste date au fost comparate cu datele de la un instrument de imagistică planetară de ultimă generație, numit SCExAO, pe telescopul Subaru de 8,2 metri al Japoniei, aflat pe vârful Mauna Kea, Hawaii. Bogăția de date de la telescoapele spațiale și terestre s-a dovedit critică, deoarece este foarte dificil să se facă distincția între planetele mici și caracteristicile complexe ale discului care nu au legătură cu planetele.

„Interpretarea acestui sistem este extrem de dificilă”, a spus Currie. „Acesta este unul dintre motivele pentru care am avut nevoie de Hubble pentru acest proiect: o imagine curată pentru a separa mai bine lumina de disc și orice planetă”.

Natura însăși ne-a oferit și o mână de ajutor: vastul disc de praf și gaz care se învârte în jurul stelei AB Aurigae este înclinat aproape în fața vederii noastre de pe Pământ.

Protoplaneta prenatală perturbă modelele de formare a planetelor

Imagine a stelei AB Aurigae realizată de Telescopul Subaru care arată brațele spiralate din disc și protoplaneta recent descoperită AB Aur b. Steaua centrală strălucitoare a fost ascunsă și locația sa este indicată de semnul steluței (☆). Se arată că dimensiunea orbitei lui Neptun în sistemul solar oferă o scară. Credit: T. Currie/Subaru Telescope

Currie a subliniat că longevitatea lui Hubble a jucat un rol special în a ajuta cercetătorii să măsoare orbita protoplanetei. Inițial a fost foarte sceptic că AB Aurigae b ar fi o planetă. Datele de arhivă de la Hubble, combinate cu imaginile de la Subaru, s-au dovedit a fi un punct de cotitură în schimbarea inimii lui.

„Nu am putut detecta această mișcare de aproximativ un an sau doi”, a spus Currie. „Hubble a furnizat o bază de timp, combinată cu datele Subaru, de 13 ani, care a fost suficientă pentru a putea detecta mișcarea orbitală”.

„Acest rezultat se bazează pe observațiile de pe sol și în spațiu și ne permite să ne întoarcem în timp cu observațiile de arhivă de la Hubble”, a adăugat Olivier Guyon de la Universitatea din Arizona, Tucson și Telescopul Subaru, Hawaii. „AB Aurigae b a fost acum examinat pe mai multe lungimi de undă și a apărut o imagine coerentă, una foarte puternică”.

Rezultatele echipei sunt publicate în numărul din 4 aprilie al astronomie naturală.

„Această nouă descoperire este o dovadă puternică că unele planete gigantice gazoase se pot forma prin mecanismul instabilității discului”, a spus Alan Boss de la Carnegie Institution of Science din Washington, DC. „În cele din urmă, gravitația este tot ceea ce contează, deoarece rămășițele procesului de formare a stelelor vor fi în cele din urmă trase împreună de gravitație pentru a forma planete, într-un fel sau altul.”

Înțelegerea primelor zile ale formării planetelor asemănătoare lui Jupiter oferă astronomilor mai mult context în istoria propriului nostru sistem solar. Această descoperire deschide calea pentru studii viitoare ale compoziției chimice a discurilor protoplanetare precum AB Aurigae, inclusiv cu telescopul spațial James Webb de la NASA.


O planetă uriașă aflată la mare distanță de stea asemănătoare soarelui îi intrigă pe astronomi


Mai multe informatii:
Thayne Currie, Imagini ale formării unei planete joviane încorporate într-o mare separare în jurul AB Aurigae, astronomie naturală (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01634-x. www.nature.com/articles/s41550-022-01634-x

Citat: Hubble găsește o protoplanetă care ar putea schimba modelele de formare a planetelor (4 aprilie 2022) Preluat la 4 aprilie 2022 de la https://phys.org/news/2022-04-prenatal-protoplanet-upends-planet-formation.html

Acest document este supus dreptului de autor. Cu excepția utilizării loiale în scopuri de studiu sau cercetare privată, nicio parte nu poate fi reprodusă fără permisiunea scrisă. Conținutul este oferit doar cu titlu informativ.

READ  National Science Foundation acordă 3 milioane de dolari statului Polk și parteneriatului USF STEM

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *