RW Space

Если бы современную эпоху астрономии можно было охарактеризовать в нескольких словах, это, вероятно, была бы «эпоха смены парадигм».

Благодаря телескопам, инструментам и машинному обучению нового поколения астрономы проводят более глубокие исследования космологических тайн, делают открытия и разрушают предвзятые представления.

Это включает в себя то, как системы планет формируются вокруг новых звезд, что ученые традиционно объясняли с помощью небулярной гипотезы. Эта теория утверждает, что звездные системы образуются из облаков газа и пыли (туманностей), которые испытывают гравитационный коллапс, создавая новую звезду.

Однако, когда Исследуя все еще развивающуюся экзопланету в далекой звездной системе, группа астрономов обнаружила несоответствие между газами в атмосфере планеты и газами внутри диска. Эти данные указывают на то, что взаимосвязь между протопланетным диском и образуемыми им планетами может быть более сложной.

Команду возглавил научный сотрудник Чи-Чун «Дино» Сюй из Центра междисциплинарных исследований и исследований в области астрофизики (CIERA) Северо-Западного университета.

К нему и его коллегам присоединились исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech), Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) и Калифорнийский университет Лос-Анджелеса (UCLA). Статья, в которой подробно описываются их результаты, «PDS 70b показывает звездное соотношение углерода и кислорода», недавно появилась в The Astrophysical Journal Letters.

В своем исследовании команда использовала устройство для формирования изображений и характеристик планет Кека (KPIC), новый инструмент в Институте им. В.М. Обсерватория Кека для получения спектров PDS 70b. Эта все еще формирующаяся экзопланета вращается вокруг молодой переменной звезды (возрастом всего около 5 миллионов лет), расположенной примерно в 366 световых годах от Земли.

Это единственная известная астрономам протопланета, находящаяся в полости околозвездного диска, из которого они сформировались, что делает ее идеальной для изучения формирования и эволюции экзопланет в их натальном периоде. окружающая среда.

Джейсон Ванг, доцент кафедры физики и астрономии в Северо-Западном университете, который консультировал Сюя, объяснил в Пресс-релиз Northwestern News:

«Это система, в которой мы видим, как обе планеты все еще формируются, а также материалы, из которых они сформировались. Предыдущие исследования анализировали этот газовый диск, чтобы понять его состав. Впервые нам удалось измерить состав самой еще формирующейся планеты и увидеть, насколько похожи материалы на планете по сравнению с материалами в диске».

До недавнего времени астрономы не могли изучать протопланетный диск напрямую, чтобы отслеживать рождение новых планет. К тому времени, когда большинство экзопланет можно будет наблюдать в телескопы, они уже закончили формироваться, и их натальные диски исчезли. Эти наблюдения являются историческими, поскольку впервые ученые сравнили информацию об экзопланете, ее натальном диске и звезде-хозяине. Их работа стала возможной благодаря новым технологиям фотоники, совместно разработанным Вангом для телескопов Кека.

Эта технология позволила Сюю и его команде запечатлеть спектры PDS 70b и слабые особенности этой молодой планетной системы. несмотря на наличие гораздо более яркой звезды. «Эти новые инструменты позволяют получать очень подробные спектры слабых объектов рядом с действительно яркими объектами», — сказал Ван. «Потому что проблема здесь в том, что рядом с действительно яркой звездой находится очень тусклая планета. Трудно изолировать свет планеты, чтобы проанализировать ее атмосферу».

Полученные спектры показали наличие угарного газа и воды в атмосфере PDS 70b. Это позволило команде вычислить предполагаемое соотношение атмосферного углерода и кислорода, которое они сравнили с ранее сообщенными измерениями газов в диске.

«Изначально мы ожидали, что соотношение углерода и кислорода на планете может быть таким же, как на диске», — сказал Сюй. «Но вместо этого мы обнаружили, что соотношение углерода по отношению к кислороду на планете намного ниже, чем в диске. Это было немного удивительно и показывает, что наша общепринятая картина формирования планет была слишком упрощенной». /p>

Чтобы объяснить это несоответствие, команда предложила два возможных объяснения. К ним относится возможность того, что планета могла сформироваться до того, как ее диск стал обогащен углеродом, или что планета могла расти в основном за счет поглощения большого количества твердых материалов в дополнение к газам.

Хотя спектры показывают только газы, команда признает, что некоторая часть углерода и кислорода могла образоваться из твердых частиц, захваченных льдом и пылью. Сюй сказал:

«Для астрофизиков-наблюдателей одна широко распространенная картина формирования планет, вероятно, была слишком упрощенной. Согласно этой упрощенной картине, соотношение газов углерода и кислорода в атмосфере планеты должно соответствовать соотношение газов углерода и кислорода в ее натальном диске — если предположить, что планета аккумулирует материалы за счет газов в своем диске. Вместо этого мы обнаружили планету с соотношением углерода и кислорода, которое намного ниже по сравнению с ее диском. Теперь мы можем подтвердить подозрения, что. картина планеты формирование было слишком упрощенным».

«Если бы планета преимущественно поглощала лед и пыль, то этот лед и пыль испарились бы, прежде чем попасть на планету», – добавил Ван.

«Итак, это может говорить нам о том, что мы не можем просто сравнивать газ с газом. Твердые компоненты могут составлять большая разница в соотношении углерода и кислорода соотношение.»

Для дальнейшего изучения этих теорий команда планирует получить спектры от другого PDS 70c, другая молодая экзопланета в системе.

«Изучая эти две планеты вместе, мы можем понять история формирования даже лучше», — сказал Сюй. «Но, кроме того, это всего лишь одна система. В идеале нам нужно идентифицировать больше из них, чтобы лучше понять, как формируются планеты».

Эта статья была первоначально опубликована в журнале Universe Today. Прочтите оригинал статьи.