Astronomové poprvé spolehlivě zaznamenali disk hmoty umožňující vznik měsíců kolem extrasolární planety

ESO 011/21 tisková zpráva

Díky radioteleskopu ALMA, jehož evropským partnerem je ESO, se astronomům vůbec poprvé podařilo spolehlivě identifikovat přítomnost zárodečného disku hmoty kolem planety ležící mimo Sluneční soustavu. Pozorování přináší zcela nové informace o procesech, jakými se v mladých hvězdných systémech formují planety a jejich měsíce.

"Naše práce oznamuje spolehlivou detekci disku, ve kterém by se mohly formovat měsíce," říká Myriam Benisty (University of Grenoble, Francie; University of Chile, Chile), vedoucí vědeckého týmu podepsaného pod výzkumem, jehož výsledky byly prezentovány v časopise Astrophysical Journal Letters. "Pozorování získaná radioteleskopem ALMA mají tak mimořádné rozlišení, že jsme mohli spolehlivě identifikovat souvislost mezi diskem a planetou. Poprvé jsme byli také schopni určit jeho velikost," vysvětluje Myriam Benisty. 

Popsaný cirkumplanetární disk obklopuje extrasolární planetu PDS 70c, jednu z dvojice obřích Jupiteru podobných plynných planet obíhajících kolem hvězdy vzdálené asi 400 světelných let od Slunce. Astronomové již v minulosti u této exoplanety nalezli známky disku, ve kterém by se mohl formovat měsíc planety, ale až dosud nebyli schopni ho spolehlivě odlišit od okolního prostředí a tato pozorování potvrdit.

Týmu pod vedením Myriam Benisty se navíc podařilo zjistit, že disk má průměr srovnatelný se vzdáleností Slunce-Země a obsahuje dostatek hmoty pro tvorbu až tří satelitů o velikosti našeho Měsíce.

Výsledky přinášejí nejen klíčové informace o počátcích vývoje přirozených planetárních satelitů. "Tato nová pozorování jsou zároveň velmi důležitá pro ověření teorií formování planet, které až dosud nebylo možné testovat," říká spoluautor studie Jaehan Bae (Earth and Planets Laboratory of the Carnegie Institution for Science, USA).

Obrázek prezentuje záběry pořízené radioteleskopem ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), jehož evropským partnerem je ESO. Přehledový snímek (vlevo) zachycuje celý systém PDS 70 vzdálený 400 světelných let od Slunce. Detailní záběr (vpravo) zachycuje planetu PDS 70c a její disk, celou pravou stranu detailního obrázku vyplňuje část cirkumstelárního disku mateřské hvězdy PDS 70.

Planety vznikají v prachových discích kolem mladých hvězd, ve kterých díky nabalování hmoty během svého růstu vytvářejí mezery. Při tomto procesu může planeta získat svůj vlastní cirkumplanetární disk, který k jejímu vývoji přispívá tak, že reguluje množství dopadající hmoty. Zároveň však může dojít k tomu, že se materiál uložený v disku začne prostřednictvím kolizí shlukovat do větších těles a nakonec se kolem planety mohou vytvořit měsíce.   

Astronomové však ještě plně nerozumí detailům těchto procesů. "Stručně řečeno, stále není jasné kdy, kde a jak se planety a jejich měsíce formují," upřesňuje další ze spoluautorů Stefano Facchini (vědecký asistant ESO).

"Dosud bylo objeveno přes 4000 exoplanet, ale všechny byly nalezeny ve vyvinutých planetárních systémech. Planety PDS 70b a PDS 70c připomínají pár Jupiter-Saturn ve Sluneční soustavě a jsou jedinými známými objekty tohoto typu, které jsou stále ve fázi zrodu," upozorňuje spoluautorka článku Miriam Keppler (Max Planck Institute for Astronomy, Německo) [1].

"Tento systém nám tak nabízí unikátní příležitost ke sledování a výzkumu procesů formování planet a jejich měsíců," dodává  Stefano Facchini.

Dvojice planet PDS 70b a PDS 70c tvořící tento planetární systém byla objevena dalekohledem ESO/VLT (Very Large Telescope) v roce 2018 respektive 2019 a od té doby byla mnohokrát sledována řadou dalších teleskopů a přístrojů [2].

Nejčerstvější pozorování s vysokým rozlišením získaná radioteleskopem ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimeter Array) nyní astronomům umožnila nahlédnout do této soustavy ještě hlouběji. Kromě potvrzení pozorování cirkumplanetárního disku kolem planety PDS 70c a výzkumu jeho velikosti a hmotnosti, se rovněž podařilo potvrdit, že planeta PDS 70b nejeví žádné viditelné známky podobné struktury, což by mohlo znamenat, že prostředí v místě jejího zrodu bylo ochuzeno o prach právě působením druhé planety PDS 70c.

Ještě detailnější pochopení podmínek panujících v tomto planetárním systému přinese dalekohled ESO/ELT (Extremely Large Telescope), který je ve fázi výstavby na hoře Cerro Armazones v chilské poušti Atacama. "ELT bude pro tento výzkum klíčovým přístrojem. S mnohem větším rozlišením budeme schopni zmapovat tuto soustavu do detailu," doplňuje spoluautor práce Richard Teague (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA). Konkrétně s použitím přístroje ELT/METIS (Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph) budou mít vědci možnost sledovat pohyby plynu v okolí planety PDS 70c a získat trojrozměrnou představu o tomto systému. 

Zdroj

Poznámky

[1] Přestože je zde jistá podobnost s párem Jupiter-Saturn, je třeba si uvědomit, že disk kolem hvězdy PDS 70c je asi 500krát větší než prstence Saturnu.  

[2] Planeta PDS 70b byla objevena pomocí přístroje SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) zatímco PDS 70c byla nalezena zařízením MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer). Systém byl zkoumán rovněž přístrojem X-shooter. Všechna tato zařízení pracují ve spojení s dalekohledm ESO/VLT.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “A Circumplanetary Disk Around PDS 70c”, který byl zveřejňen v časopise Astrophysical Journal Letters.

Složení týmu: Myriam Benisty (Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomía, CNRS, Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago de Chile, Chile a Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble, Francie [UGA]), Jaehan Bae (Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science, Washington DC, USA), Stefano Facchini (European Southern Observatory, Garching bei München, Německo), Miriam Keppler (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Německo [MPIA]), Richard Teague (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, MA, USA [CfA]), Andrea Isella (Department of Physics and Astronomy, Rice University, Houston, TX, USA), Nicolas T. Kurtovic (MPIA), Laura M. Perez (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago de Chile, Chile [UCHILE]), Anibal Sierra (UCHILE), Sean M. Andrews (CfA), John Carpenter (Joint ALMA Observatory, Santiago de Chile, Chile), Ian Czekala (Department of Astronomy and Astrophysics, Pennsylvania State University, PA, USA, Center for Exoplanets and Habitable Worlds, Davey Laboratory, Pennsylvania State University, PA, USA, Center for Astrostatistics, Davey Laboratory, Pennsylvania State University, PA, USA and Institute for Computational & Data Sciences, Pennsylvania State University, PA, USA), Carsten Dominik (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Nizozemí), Thomas Henning (MPIA), Francois Menard (UGA), Paola Pinilla (MPIA and Mullard Space Science Laboratory, University College London, Holmbury St Mary, Dorking, UK) a Alice Zurlo (Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Santiago de Chile, Chile a Escuela de Ingeniería Industrial, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Santiago de Chile, Chile).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnější pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 16 členských států – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojici strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal pracují dalekohledy systému VLT (Velmi velký dalekohled) schopné fungovat společně jako interferometr VLTI a dva přehlídkové teleskopy – VISTA pro infračervenou a VST pro viditelnou oblast spektra. Na Observatoři Paranal bude umístěn a provozován také největší a nejcitlivější teleskop pro sledování záření gama – Cherenkov Telescope Array South. ESO je také významným partnerem zařízení umístěných na planině Chajnantor – APEX a ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“.

Astronomická observatoř ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je mezinárodním partnerským projektem organizací ESO, NSF (US National Science Foundation) a NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je za členské státy financována ESO, NSF ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a NSC (National Science Council of Taiwan) a NINS ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu a KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute) v Koreji. Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze strany Severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, plánování a provoz teleskopu ALMA.

Odkazy

• vědecký článek
• snímky radioteleskopu ALMA
• pro novináře: tiskové zprávy pod embargem ve vašem jazyce (REGISTRACE)
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Petr Kabáth; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Email: j.srba@seznam.cz

Myriam Benisty; Universidad de Chile and Université Grenoble Alpes; Santiago de Chile, Chile; Email: myriam.benisty@univ-grenoble-alpes.fr

Jaehan Bae; Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science; Washington DC, USA; Email: jbae@carnegiescience.edu

Stefano Facchini; European Southern Observatory; Garching bei München, Germany; Email: stefano.facchini@eso.org

Miriam Keppler; Max Planck Institute for Astronomy; Heidelberg, Germany; Email: keppler@mpia.de

Richard Teague; Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian; Cambridge, MA, USA; Email: richard.d.teague@cfa.harvard.edu

Bárbara Ferreira; ESO Media Manager; Garching bei München, Germany; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: press@eso.org