Zrození nového světa: Astronomové potvrdili protoplanetu 374 světelných let od Země

Publikovaný snímek systému HD 169142 zobrazuje formující se planetu HD 169142 b (forming planet), a také jasné spirální rameno vyplývající z dynamické interakce mezi planetou a diskem, ve kterém se nachází. Signál z hvězdy, 100 000krát jasnější než planeta, byl odečten kombinací optických komponent a zpracování obrazu (maska ve středu snímku). Pozorování v různých časech ukazují, že planeta se pohybuje na své oběžné dráze. Snímek byl pořízen přístrojem ESO VLT/SPHERE. (Větší obrázek najdete ve zdrojovém článku.)

HD169142 b se nachází ve vzdálenosti 374 světelných let od Země a byla potvrzena jako protoplaneta týmem výzkumníků z University of Liège a Monash University. Mezinárodní tým výzkumníků včetně Valentina Christiaense z Univerzity v Lutychu nedávno zveřejnil výsledky analýzy dat z přístroje SPHERE Evropské jižní observatoře (ESO), která potvrzuje novou protoplanetu. Tento výsledek byl možný díky pokročilým nástrojům pro zpracování obrazu vyvinutým PSILab z univerzity v Lutychu. Studie byla publikována v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Planety vznikají ze shluků materiálu v discích obklopujících nově zrozené hvězdy. Když se planeta teprve formuje, tj. když stále shromažďuje materiál, nazývá se protoplaneta. Doposud byly jako takové jednoznačně identifikovány pouze dvě protoplanety, PDS 70 b a PDS 70 c, obě obíhající kolem hvězdy PDS 70. Tento počet se nyní zvýšil na tři s objevem a potvrzením protoplanety v disku plynu a prachu, který ji obklopuje.

Protoplaneta je embryonální planeta, velké těleso, které je v procesu přeměny na planetu. Vzniká z koncentrace plynu a prachu v protoplanetárním disku, prstenci materiálu, který obíhá nově vzniklou hvězdu. Jak se tento materiál začíná zhušťovat, vytváří protoplanetu, která postupně roste přitahováním většího množství okolního materiálu prostřednictvím své rostoucí gravitace.

„Použili jsme data z přístroje SPHERE na VLT (Very Large Telescope) Evropské jižní observatoře ESO, získaná při pozorování hvězdy HD 169142, která byla sledována několikrát v letech 2015 až 2019,“ vysvětluje Iain Hammond, výzkumník z Monash University (Austrálie), který pobýval na University of Liège jako součást své doktorské práce. „Protože očekáváme, že planety budou při svém vzniku horké, pořídil teleskop infračervené snímky HD 169142, aby hledal termální podpis jejich formování. S těmito údaji jsme byli schopni potvrdit přítomnost planety HD 169142 b, asi 37 AU (37 astronomických jednotek, neboli 37násobek vzdálenosti od Země ke Slunci) od její hvězdy – o něco dále, než je dráha Neptunu.“

V roce 2020 tým výzkumníků vedený R. Grattonem předpokládal, že kompaktní zdroj viděný na jejich snímcích by mohl vysledovat protoplanetu. Naše nová studie potvrzuje tuto hypotézu jak opětovnou analýzou dat použitých v jejich studii, tak zahrnutím nových pozorování lepší kvality.

Různé snímky získané přístrojem SPHERE VLT v letech 2015 až 2019 odhalují kompaktní zdroj, který se pohybuje v čase, jak se očekávalo pro planetu obíhající ve vzdálenosti 37 astronomických jednotek od své hvězdy. Všechny soubory dat získané pomocí přístroje SPHERE byly analyzovány pomocí nejmodernějších nástrojů pro zpracování obrazu vyvinutých týmem PSILab na Univerzitě v Lutychu.

„Poslední soubor dat zvažovaný v naší studii, získaný v roce 2019, je zásadní pro potvrzení pohybu planety,“ vysvětluje Valentin Christiaens, vědecký pracovník FRS-FNRS na PSILab. „Tento soubor dat nebyl dosud zveřejněn.“

Nové snímky také potvrzují, že planeta musela v disku vytvořit prstencovou mezeru – jak předpovídaly modely. Tato mezera je jasně viditelná při pozorování disku v polarizovaném světle. „V infračervené oblasti můžeme také vidět spirální rameno v disku, způsobené planetou a viditelné v její stopě, což naznačuje, že další protoplanetární disky obsahující spirály mohou také obsahovat dosud neobjevené planety,“ říká Hammond.

Snímky polarizovaného světla, stejně jako infračervené spektrum naměřené výzkumným týmem, dále naznačují, že planeta je pohřbena ve značném množství prachu, který se nahromadil z protoplanetárního disku. Tento prach by mohl být ve formě cirkuplanetárního disku, malého disku, který se tvoří kolem samotné planety, což by zase mohlo vést k tvoření měsíců. Tento důležitý objev ukazuje, že detekce planet přímým snímkováním je možná i ve velmi rané fázi jejich vzniku.

„Za posledních deset let bylo mezi detekcemi planet ve formaci mnoho falešně pozitivních zjištění,“ říká Valentin Christiaens. „Kromě protoplanet systému PDS 70 je status ostatních kandidátů ve vědecké komunitě stále živě diskutován. Zdá se, že protoplaneta HD 169142 b má jiné vlastnosti než protoplanety systému PDS 70, což je velmi zajímavé. Zdá se, že jsme ho zachytili v mladší fázi jeho formování a vývoje, protože je stále zcela pohřben nebo obklopen spoustou prachu.“ Vzhledem k velmi malému počtu dosud potvrzených formujících se planet by nám objev tohoto zdroje a jeho sledování měly dát lepší představu o tom, jak se formují planety, a zejména obří planety, jako je Jupiter.

Další charakterizaci protoplanety a nezávislé potvrzení by bylo možné získat prostřednictvím budoucích pozorování pomocí vesmírného dalekohledu Jamese Webba (JWST). Vysoká citlivost JWST na infračervené světlo by skutečně měla umožnit výzkumníkům detekovat tepelné emise z horkého prachu kolem planety.

Zdroj: https://scitechdaily.com/birth-of-a-new-world-astronomers-confirm-protoplanet-374-light-years-from-earth/

autor: František Martinek