Hubble sleduje, jak obrovská exoplaneta roste

Exoplaneta PDS 70b pohlcuje plyn a prach, jak pokračuje v hromadění hmoty.

Už jste někdy při pečení udělali v kuchyni naprostý nepořádek? Ve chvílích se může zdát, že mouka plave ve vzduchu, ale jakmile přidáte hodně vody a vytvoříte těsto, stane se chléb jako koule. Podobný proces funguje i v solárním systému s dlouhým dosahem známém jako PDS 70, s výjimkou mouky a vody, které jsou nahrazovány plynem a prachem. V případě PDS 70b se plyn a prach pomalu nasávají, protože tento vzdálený svět hromadí hmotu po miliony let.

Pomocí Hubbleu vědci poprvé přímo měřili rychlost růstu hmoty PDS 70b pomocí jedinečné citlivosti ultrafialového záření na observatoři k zachycení záření z extrémně horkého plynu dopadajícího na planetu. Obrovský, JupiterOběžné dráhy velkého světa jsou přibližně stejné vzdálenosti jako Uran Dělá to ze slunce – i když při pohybu sluneční soustavou proudí nepořádek plynu a prachu. Planeta, která se začala formovat asi před 5 miliony let, může být na konci svého procesu formování. Zjištění vědců otevírají nový způsob studia formování planet, který by mohl pomoci dalším astronomům, kteří se chtějí dozvědět více o tom, jak obrovské planety rostou ve vzdálených solárních systémech.

Velmi velký dalekohled Evropské jižní observatoře zachytil první jasný obraz formované planety PDS 70b kolem trpasličí hvězdy v roce 2018. Planeta vyniká jako jasný bod napravo od středu obrazu, který je ztlumen maskou choronografu slouží k blokování světla centrální hvězdy. Uznání: ESO, VLT, André B. Müller (ESO)

NASAje Hubbleův vesmírný dalekohled Astronomové pozorují vzácný pohled na planetu o velikosti Jupitera, která je stále v procesu krmení materiálem obklopujícím mladou hvězdu.

„Nevíme toho hodně o tom, jak obří planety rostou,“ řekl Brendan Bowler z Texaské univerzity v Austinu. „Tento planetární systém nám dává první příležitost být svědky pádu hmoty na planetu. Naše výsledky otevírají novou oblast pro tento výzkum.“

Přestože bylo doposud katalogizováno více než 4 000 exoplanet, zatím jen asi 15 z nich bylo dosud naživo zobrazeno pomocí dalekohledů. A planety jsou tak daleko a tak malé, že jsou to jen tečky na nejlepších obrázcích. Nedávná technologie týmu využívající k přímému fotografování této planety Hubble připravuje novou cestu pro další informace Exoplaneta Výzkum, zejména během formativních let planety.

Tato masivní exoplaneta s názvem PDS 70b obíhá kolem oranžové trpasličí hvězdy PDS 70, o které je již známo, že má dvě aktivní planety uvnitř masivního disku prachu a plynu obklopujícího hvězdu. Systém se nachází 370 světelných let od Země v souhvězdí Centauri.

„Tento systém je velmi vzrušující, protože můžeme vidět formování planety,“ řekl Yifan Zhou z University of Texas v Austinu. „Toto je nejmenší planeta v dobré víře, jakou kdy Hubble živě vyfotografoval.“ Ve věku 5 milionů let planeta stále shromažďuje materiál a buduje hmotu.

Citlivost HST na ultrafialové (UV) záření poskytuje jedinečný pohled na záření velmi horkého plynu dopadajícího na planetu. „Hubblova pozorování nám umožnila odhadnout, jak rychle planeta získávala hmotu,“ dodal Chu.

Pozorování pomocí HST určují PDS 70b. Chronografický snímek na Hubblově fotoaparátu blokuje oslnění centrální hvězdy, takže planetu lze přímo pozorovat. Přestože bylo doposud katalogizováno více než 4 000 exoplanet, zatím jen asi 15 z nich bylo dosud naživo zobrazeno pomocí dalekohledů. Nedávná technologie týmu, která využívá Hubble k přímému fotografování této planety, otevírá novou cestu pro další výzkum exoplanet, zejména během formativních let planety. Uznání: Joseph Depasqual (STScI)

Ultrafialová pozorování, která jsou součástí výzkumu na planetě, umožnila týmu poprvé přímo měřit rychlost růstu hmoty planety. Vzdálený svět již za období asi 5 milionů let získal až pětinásobek hmotnosti Jupiteru. Současná měřená rychlost narůstání se zmenšila do té míry, že pokud by rychlost zůstala konstantní po dobu dalších milionů let, planeta by se zvýšila pouze o dalších 1/100 hmotnosti Jupitera.

Zhou a Bowler zdůrazňují, že tato pozorování jsou jedním momentem – k určení, zda se rychlost, jakou planeta přidává hmotu, zvyšuje nebo klesá, je zapotřebí více dat. „Naše měření naznačují, že planeta je na konci svého procesu formování.“

Mladý systém PDS 70 je naplněn primitivním diskem plynu a prachu, který poskytuje palivo pro růst planet v celém systému. Planet PDS 70b je obklopen vlastním prachovým a plynovým diskem, který vytahuje materiál z mnohem většího oceánského disku. Vědci předpokládají, že linie magnetického pole sahají od okolního disku do atmosféry exoplanet a transportních materiálů na povrch planety.

„Pokud by tento materiál sledoval chocholy z disku na planetu, způsobil by místní hotspoty,“ řekl Chu. „Tyto aktivní body by mohly být nejméně desetkrát vyšší než teplota planety.“ Zjistilo se, že tato horká místa jasně září v UV světle.

Obrázek kompasu PDS 70. Uznání: Joseph Depasqual (STScI)

Tato pozorování poskytují pohled na to, jak se před 4,6 miliardami let kolem našeho Slunce vytvořily plynné obry. Jupiter se mohl shlukovat na okolním disku padající hmoty. Jeho hlavní měsíce se také mohly vytvořit ze zbytků jídla na tomto disku.

Úkolem týmu bylo překonat záři mateřské hvězdy. PDS 70b obíhá zhruba ve stejné vzdálenosti, jako obíhá Uran od Slunce, ale jeho hvězda je při UV vlnových délkách 3000krát jasnější než planeta. Když Chu zpracovával fotografie, opatrně odstranil oslnění hvězdy a nechal za sebou jen světlo z planety. Tímto způsobem pětkrát upřesnil hranice, jak blízko bude planeta ke své hvězdě v pozorováních HST.

„31 let po startu stále hledáme nové způsoby, jak Hubble použít,“ dodal Bowler. Strategie dozoru Yifan a technologie následného zpracování otevře nová okna pro studium podobných nebo dokonce stejných systémů znovu a znovu s Hubbleem. Prostřednictvím budoucích pozorování můžeme zjistit, kdy většina plynu a prachu dopadá na jejich planety a zda k nim dochází stabilním tempem. “

Výsledky výzkumníků byly zveřejněny v dubnu 2021 v roce Astronomický deník.

Odkaz: „Hubbleův vesmírný dalekohled UV a Hα měření kumulativních nadměrných emisí z malé obrovské planety PDS 70B“ Autor: Yevan Zoe, Brendan B. Bowler, Kevin R Wagoner, Glenn Schneider, Daniel Abay, Adam L. M Close, Gregory J Hershige and Main Fang, 29. dubna 2021, Astronomický deník.
DOI: 10,3847 / 1538-3881 / abeb7a

Hubble Space Telescope je projekt mezinárodní spolupráce mezi NASA a Evropskou kosmickou agenturou (Evropská kosmická agentura). Dalekohled je provozován Goddardovým vesmírným letovým střediskem NASA v Greenbeltu v Marylandu. Vědecký institut kosmického dalekohledu (STScI) v Baltimoru v Marylandu provádí vědecké operace Hubblem. STScI provozuje pro NASA Asociace univerzit pro astronomický výzkum ve Washingtonu, DC