Prašnjavi „otisci prstiju“ pomažu u proceni mase novonastalih planeta: Astronomi razvili novu metodu

Tim astronoma razvio je novu metodu procene mase novonastalih planeta pomoću prašnjavih prstenova oko njihovih zvezda, saopštio je Univerzitet u Voriku. Ova metoda, predstavljena u The Astrophysical Journal, nudi nov način za pronalaženje i karakterizaciju planeta koje su previše duboko utisnute u svoje matično okruženje da bi se mogle direktno videti.

Diskovi gasa i prašine koji okružuju mlade zvezde su okruženja u kojima se formiraju planete. Novi moćni teleskopi, kao što je ALMA, otkrili su da mnogi od ovih protoplanetarnih diskova sadrže upečatljive strukture u obliku prstena. Dugo se sumnjalo da su oni tragovi koji ukazuju na planete koje potencijalno orbitiraju unutar diskova, ali su se do sada pouzdane metode za njihovo tumačenje pokazale nedostižnim.

Preporučujemo

- Ovi svetli prstenovi nisu samo lepe strukture, to su u suštini planetarni otisci prstiju. Dugo nam je bilo jasno da prstenovi mogu nastati od koncentrisane prašine koja se nagomilava tik izvan orbite mladih, utisnutih planeta, ali do sada nismo uspevali da povežemo karakteristike ovih prstenova sa masama planeta - rekla je Amena Faruki, doktorantkinja u Grupi za astronomiju i astrofiziku na Univerzitetu u Voriku i glavna autorka studije.

- Čitajući „između prstenova“, sada smo pronašli način da rekonstruišemo mase planeta koje stvaraju te prstenove, čak i kada su te planete previše blede ili previše utisnute da bi se direktno posmatrale – dodala je ona.

Istraživački tim je koristio detaljne kompjuterske simulacije kako bi utvrdio kako planete različitih masa oblikuju prstenove prašine oko sebe. Otkrili su da širina prstena, lokacija njegove najsvetlije tačke i količina prašine koju sadrži, nose jasne znake koji ukazuju na odgovornu planetu.

Što je ključno, tim je identifikovao jednostavan matematički odnos između lokacije vrha svetline prstena i mase njegove matične planete, koji važi bez obzira na talasnu dužinu posmatranja ili veličinu zrna prašine koja se snimaju. To znači da astronomi mogu primeniti ovu metodu na postojeća posmatranja bez potrebe za detaljnim poznavanjem uslova u samom disku.

Da bi potvrdili svoj pristup, istraživači su primenili metodu na PDS 70, jedan od retkih sistema gde su planete direktno snimljene unutar svog diska. Dobili su vrednost mase za planetu PDS 70c koja se u velikoj meri slaže sa nezavisnim procenama. Takođe su primenili tehniku na pet diskova iz nedavnog istraživanja exoALMA, predviđajući nove procene mase za planete koje se potencijalno kriju unutar njih.

- Jedna od prednosti ovog rada je to što ne ostaje samo u domenu teorije, uspeli smo da uzmemo rezultate ovih simulacija i primenimo ih direktno na stvarne posmatrane sisteme. Korišćenje sistema PDS 70 kao posmatračke laboratorije posebno je omogućilo stvarnu proveru pristupa, dajući nam uverenje da su ove metode zaista spremne za široku primenu što je pre moguće – navela je dr Džesika Spidi, postdoktorantkinja fondacije „51 Pegasi b“ na Tehnološkom institutu Masačusetsa (MIT) i koautorka studije.

Ovi nalazi otvaraju nove mogućnosti za posmatranje diskova koji će pomoći u potvrđivanju postojanja planeta za koje se sumnja da se kriju u diskovima, otkrivanju potpuno novih, i mogli bi da rasvetle procese koji su možda igrali ulogu u formiranju našeg Sunčevog sistema.

- Jedan upečatljiv rezultat simulacija je da, u tipičnim diskovima, masivnije planete u formiranju mogu zarobiti prašinu mase i do dvadeset puta veće od mase Zemlje unutar ovih prstenova. To potvrđuje zapažanja ALMA, ali postavlja pitanje zašto nove planete nisu otkrivene u zarobljenoj prašini i kamenčićima prstena. Naši rezultati sugerišu da je prašina dovoljno brojna i dovoljno koncentrisana da potencijalno pokrene formiranje planeta. Ovo je važan uvid koji će podstaći dalja posmatranja i teorije – rekao je Ralf Pudric, profesor Odeljenja za fiziku i astronomiju Univerziteta Mekmaster i jedan od koautora.

- Ovaj rad daje posmatračima novi praktični set alata za povezivanje onoga što vidimo u prstenovima prašine direktno sa masama planeta koje ih stvaraju. Ono što me najviše uzbuđuje je sam trenutak u kom se ovo dešava. S obzirom na to da nam ALMA pruža sve detaljnije slike diskova, a novi objekti i kapaciteti su na pomolu, nikada nije bio bolji trenutak za razvoj ovih metoda. Kombinovanje naše dijagnostike zasnovane na prašini sa posmatranjima pritiska gasa otvoriće moćan novi prozor u skrivene planete koje oblikuju ove diskove i raznolike planetarne sisteme koji će iz njih nastati – rekla je dr Farzana Meru, profesorka Odeljenja za fiziku Univerziteta u Voriku.

(Telegraf Nauka/University of Warwick)