Хаббл наблюдает рост гигантской планеты возле оранжевого карлика

Космический телескоп Хаббла дает астрономам редкую возможность взглянуть на планету размером с Юпитер, которая все еще формируется, питаясь материалом, окружающим молодую звезду.

«Мы просто не очень много знаем о том, как растут планеты-гиганты, – сказал Брендан Боулер из Техасского университета в Остине. – Эта планетная система дает нам первую возможность стать свидетелями падения материала на планету. Наши результаты открывают новую область для этого исследовани ».

Формирование экзопланеты PDS 70b
Эта иллюстрация недавно формирующейся экзопланеты PDS 70b показывает, как материал может падать на гигантский мир по мере накопления массы. Используя чувствительность телескопа Хаббла к ультрафиолетовому свету (УФ), исследователи получили уникальный взгляд на излучение чрезвычайно горячего газа, падающего на планету, что позволило им впервые напрямую измерить скорость роста массы планеты. Планета PDS 70b окружена собственным газопылевым диском, который перекачивает материал из гораздо более крупного околозвездного диска в этой солнечной системе. Исследователи предполагают, что силовые линии магнитного поля простираются от околопланетного диска до атмосферы экзопланеты и переносят материал на поверхность планеты. На рисунке показана одна из возможных конфигураций магнитосферной аккреции, но детальная геометрия магнитного поля требует дальнейших исследований. Удаленный мир уже увеличился в пять раз по массе Юпитера за период около пяти миллионов лет, но ожидается, что он будет в конце процесса своего формирования. PDS 70b вращается вокруг оранжевой карликовой звезды PDS 70 примерно в 370 световых годах от Земли в созвездии Центавра.
Источник: НАСА, ЕКА, STScI, Джозеф Олмстед (STScI)

Самая молодая планета из зафиксированных

Хотя на данный момент каталогизировано более 4000 экзопланет , только около 15 из них были непосредственно отображены телескопами. А планеты такие далекие и маленькие, что они просто точки на лучших фотографиях. Свежий метод использования телескопа Хаббла для прямого изображения этой планеты прокладывает новый путь для дальнейших исследований экзопланет, особенно в годы формирования планеты.

Эта огромная экзопланета, обозначенная как PDS 70b, вращается вокруг оранжевой карликовой звезды PDS 70, которая, как уже известно, имеет две активно формирующиеся планеты внутри огромного диска из пыли и газа, окружающего звезду. Система расположена на расстоянии 370 световых лет от Земли в созвездии Центавра.

«Эта система настолько захватывающая, потому что мы можем наблюдать формирование планеты, – отметил Ифань Чжоу из Техасского университета. – Это самая молодая настоящая планета, которую Хаббл когда-либо получал напрямую. В юные пять миллионов лет планета все еще накапливает материал и наращивает массу”.

Чувствительность телескопа Хаббла к ультрафиолетовому свету (УФ) дает уникальный взгляд на излучение чрезвычайно горячего газа, падающего на планету. «Наблюдения Хаббла позволили нам оценить, насколько быстро планета набирает массу», – добавил Чжоу.

планета PDS 70b
Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории получил первое четкое изображение формирующейся планеты PDS 70b вокруг карликовой звезды в 2018 году. Планета выделяется яркой точкой справа от центра изображения, которая затемнена маска коронографа, используемая для блокировки света центральной звезды.
Авторы: ESO, VLT, Андре Б. Мюллер (ESO)

Резкое увеличение массы

Ультрафиолетовые наблюдения, которые дополняют объем исследований об этой планете, позволили команде впервые напрямую измерить скорость роста массы планеты. Отдаленный мир уже увеличился в пять раз по массе Юпитера за период около пяти миллионов лет. Текущий измеренный темп аккреции снизился до точки, где, если бы скорость оставалась неизменной в течение еще одного миллиона лет, планета увеличилась бы только примерно на дополнительную 1/100 массы Юпитера.

Чжоу и Боулер подчеркивают, что эти наблюдения представляют собой единый моментальный снимок во времени – требуется больше данных, чтобы определить, увеличивается или уменьшается скорость, с которой планета добавляет массу. «Наши измерения показывают, что планета находится в конце процесса своего формирования».

Молодая система PDS 70 заполнена изначальным газопылевым диском, который обеспечивает топливо для роста планет по всей системе. Планета PDS 70b окружена собственным газопылевым диском, который перекачивает материал из гораздо более крупного околозвездного диска. Исследователи предполагают, что силовые линии магнитного поля простираются от околопланетного диска до атмосферы экзопланеты и переносят материал на поверхность планеты.

«Если этот материал будет следовать за колоннами диска на планету, это вызовет локальные горячие точки, – пояснил Чжоу. – Эти горячие точки могут быть как минимум в 10 раз горячее, чем температура планеты».

Было обнаружено, что эти горячие пятна сильно светятся в ультрафиолетовом свете.

Наблюдения Хаббла точно определяют планету PDS 70b
Наблюдения Хаббла точно определяют планету PDS 70b. Коронограф на камере Хаббла блокирует блики центральной звезды, чтобы планету можно было наблюдать напрямую. Хотя на данный момент каталогизировано более 4000 экзопланет, только около 15 из них были непосредственно отображены телескопами. Новая методика использования телескопа Хаббла для прямого изображения этой планеты прокладывает новый путь для дальнейших исследований экзопланет, особенно в годы формирования планеты.
Источник: Джозеф Де Паскуале (STScI)

Проекция на Юпитер

Эти наблюдения позволяют понять, как планеты-гиганты образовались вокруг Солнца 4,6 миллиарда лет назад. Юпитер, возможно, набух на окружающем диске падающего материала. Его основные луны также образовались из остатков этого диска.

Вызовом для коллектива было преодоление блеска родительской звезды. PDS 70b вращается примерно на том же расстоянии, что и Уран от Солнца, но его звезда более чем в 3000 раз ярче планеты в УФ-диапазоне. Когда Чжоу обрабатывал изображения, он очень осторожно убирал блики звезды, чтобы остался только свет, излучаемый планетой. При этом он улучшил предел того, насколько близко планета может быть к своей звезде в наблюдениях Хаббла, в пять раз.

«Спустя тридцать один год после запуска мы все еще ищем новые способы использования Хаббла, – добавил Боулер. – Стратегия наблюдений и техника постобработки Ифаня откроют новые возможности для многократного изучения подобных систем или даже одной и той же системы с помощью Хаббла. С будущими наблюдениями мы потенциально сможем обнаружить, когда большая часть газа и пыли падает на их планеты, и если это происходит с постоянной скоростью».

Недавно Хаббл зафиксировал гигантскую звезду на грани разрушения

Читайте обзоры:

-->