Egzoksiężyce

Gdy obserwujemy, dysk materii wokół obcej planety może tworzyć księżyce

>

Do tej pory astronomowie odkryli blisko 4500 egzoplanet krążących wokół innych gwiazd. Ale pomimo tak dużej liczby nie wykryto żadnego egzoksiężyca, księżyca krążącego wokół którejkolwiek z tych planet. * .

Jednakże, istnieją intrygujące dowody na to, że planeta krążąca wokół pobliskiej gwiazdy może mieć surowce do budowy księżyca , a jeden lub więcej księżyców może się tam teraz formować. Nowe (i niezwykle fajne) obserwacje potwierdzają wcześniejsze, że planetę otacza dysk pyłu o masie wystarczającej do wytworzenia kilku księżyców wielkości naszego Księżyca.

Gwiazda nazywa się PDS 70 . Znajduje się około 365 lat świetlnych od nas i jest bardzo młoda, ma około 5 milionów lat (dla porównania Słońce jest 4,6 miliarda, tysiąc razy starsze). Jest tak młody, że wciąż jest otoczony okrągłym dyskiem gazu i pyłu, który jest wyraźnie widoczny na obrazach w wysokiej rozdzielczości. To właściwie bardziej pierścień, dysk z ogromną wnęką pośrodku. Wewnętrzna krawędź pierścienia znajduje się około 6,8 miliarda kilometrów od gwiazdy i rozciąga się na około 15 miliardów (widzimy ją pod kątem, więc wygląda jak elipsa).



Philip Plait Zła astronomia alma_pds70cZbliżenie

Gwiazda PDS 70 ma wokół siebie pierścień pyłu i dwie znane planety. Wewnętrzna planeta jest zbyt słaba, aby ją tu zobaczyć, ale jasna plama w pozycji 2:00 od gwiazdy to PDS 70c, na której znajduje się otaczający ją dysk materii, która może tworzyć księżyce. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty i in.

Między gwiazdą a pierścieniem znajdują się dwie znane planety, zwane PDS 70b i c. Nie wiadomo, jak duże są, ale jest bardzo prawdopodobne, że oba mają masę od 1 do 10 mas Jowisza. Zewnętrzna, PDS 70c, znajduje się bardzo blisko wewnętrznej krawędzi pierścienia i prawdopodobnie grawitacja planety przycina wewnętrzną krawędź pierścienia, wciągając gaz i pył, które zbliżają się do gwiazdy. Obie planety razem grawitacyjnie wyczyściły duży obszar wokół gwiazdy na pierścień.

Jednak w 2019 roku zespół astronomów wykorzystujący ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) doniósł o znalezieniu nadmiaru światła o długich falach pochodzącego z PDS 70c. Przy tej długości fali (855 mikronów lub 0,855 mm, jeśli robisz notatki) planeta powinna być bardzo słaba, więc musi pochodzić z czegoś innego. Doszli do wniosku, że może to być dysk okołoplanetarny , dysk pyłu wokół samej planety, który może świecić na tej długości fali.

Philip Plait Zła astronomia alma_pds70c_zoomZbliżenie

Zbliżenie na planetę PDS 70c (po prawej) pokazuje, że jest ona czysto oddzielona od wewnętrznej krawędzi zewnętrznego dysku (po lewej), a nadmierna jasność jest spowodowana wokółplanetarnym dyskiem pyłu (rozciągnięty mesz wokół planety w ten obraz jest światłem tła, a nie z dysku, który jest zbyt mały, aby go tutaj zobaczyć). Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty i in.

Jednak nowe obserwacje to potwierdzają . Mają wyższą rozdzielczość i mogą wyraźnie oddzielić planetę od wewnętrznej krawędzi zewnętrznego pierścienia, dość przekonująco pokazując, że nadmiar światła pochodzi z obszaru wokół planety. Dysk okołoplanetarny nie jest rozdzielony (to znaczy dla teleskopu wydaje się kropką), co oznacza, że ​​musi mieć mniej niż 360 milionów kilometrów średnicy, ułamek większy niż orbita Ziemi wokół Słońca. Biorąc pod uwagę, jak jasny jest, szacują, że prawdopodobnie ma nie mniej niż około 180 milionów km średnicy.

Pył w dysku jest zimny, około -245°C (-410°F) — pamiętaj, ta planeta jest mniej więcej tak daleko od swojej gwiazdy, jak Neptun od Słońca. Potężnie chłodno w tych okolicach. Biorąc pod uwagę jego temperaturę i prawdopodobną wielkość ziaren pyłu, astronomowie szacują masę dysku na około 0,007 – 0,031 mas Ziemi. To około ½ do 2,5 razy masa naszego Księżyca, więc prawdopodobnie wystarczy, aby stworzyć satelitę o przyzwoitych rozmiarach. Zaznaczę, że to jest masa teraz ; możliwe, że księżyc lub księżyce już się tam formowały, więc jest to masa pozostała po trwającym procesie formowania się księżyca.

To jest takie fajne! Możemy być świadkami powstawania układu księżycowego podobnego do Jowisza za pomocą PDS 70c. Zdumiewający.

Druga planeta, PDS 70b, również ma zbyt dużą emisję 855 mikronów, więc również może mieć dysk okołoplanetarny. Jest bliżej gwiazdy, więc dysk musi być mniejszy (grawitacja gwiazdy zmniejszy jej rozmiar; jeśli będzie zbyt duży, pył zostanie odciągnięty od planety). Czy tworzy też księżyce? Być może.

Grafika przedstawiająca wokółplanetarny pierścień pyłu wokół PDS 70c i możliwy do powstania księżyc. Źródło: NRAO/AUI/NSF, S. DagnelloZbliżenie

Grafika przedstawiająca wokółplanetarny pierścień pyłu wokół PDS 70c i możliwy do powstania księżyc. Kredyt: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Wcześniej powiedziałem, że planety oczyściły z kurzu duży obszar układu. Jednak obserwacje ALMA pokazują również, że istnieje wewnętrzny pierścień pyłu, który rozciąga się nie dalej niż około 2,5 miliarda km od gwiazdy. Ten pierścień jest słaby i dlatego nie jest strasznie masywny; autorzy szacują, że ma masę nie większą niż około 1/3 Ziemi, a prawdopodobnie mniej. Może to przybliżać mniejszą planetę do orbity, ale biorąc pod uwagę, jak drobno rozprzestrzenia się pył, wydaje się to mało prawdopodobne. Z drugiej strony, gdyby istniały planety tak blisko gwiazdy, byłyby prawie niemożliwe do wykrycia.

Co więcej, widzą, że zewnętrzny pierścień ma jasny obszar, w którym może gromadzić się kurz. To może wskazywać na kolejną planetę krążącą w pobliżu pierścienia, zbyt słabą, by można ją było wykryć na zdjęciach. Ostra zewnętrzna krawędź pierścienia oznacza również, że coś go odcina. To nie jest rozstrzygające, ale wyraźnie ten system niesie ze sobą wiele niespodzianek. Spodziewam się, że w nadchodzących latach astronomowie będą go często obserwować.

Zastanawiam się, czy tak wyglądał nasz Układ Słoneczny 4,55 miliarda lat temu, kiedy planety dopiero zaczynały się łączyć? Bardzo podobają mi się naukowe aspekty PDS 70, czego możemy się z niego dowiedzieć o formowaniu się gwiazd i planet. Ale trudno nie brać tego do siebie i zastanawiać się, czy to tak, jak oglądać własne zdjęcia dziecka, jeśli jakieś zostały zrobione eony temu.


*Istnieją przekonujące dowody na to, że świat wielkości Jowisza Kepler-1625b może mieć księżyc wielkości Neptuna, ale nie zostało to jeszcze potwierdzone.



^