Tim astronoma razvio je metodu koja procenjuje masu skrivenih egzoplaneta analizom oblika i osvetljenosti prstenova u protoplanetarnim diskovima. Računarske simulacije pokazuju da širina prstena i pozicija najsvetlije tačke koreliraju sa masom planete, nezavisno od talasne dužine i veličine zrnaca. Metoda je uspešno testirana na sistemu PDS 70 (≈370 sv. god.), dajući procenu ~7,5 masa Jupitera za PDS 70 c, a rezultati sugerišu da planete mogu zarobiti do 20 masa Zemlje prašine u prstenovima.
Kako "izmeriti" nevidljivu egzoplanetu: Astronomi čitaju „otisak" planeta u prstenovima
An illustration of the PDS 70 system. | Credit: Robert Lea (created with Canva)
Kako odrediti masu planete koju ne možemo direktno videti sa stotinama svetlosnih godina udaljenosti? Novi pristup astronoma zasniva se na "čitanju između prstenova" — analiziranju svetlih, prašnjavih prstenova u protoplanetarnim diskovima koje formiraju novorođene planete.
Osnova metode
Planete nastaju iz prašine, gasa i sitnih čestica poznatih kao planetesimali koji kruže oko mladih zvezda. U toku formiranja, mlade planete stvaraju brazde i koncentracije prašine u protoplanetarnom disku. Tim na čelu sa Amenom Faruqi upotrebio je računarske simulacije da pokaže kako masa planete utiče na oblik, širinu i poziciju najsvetlijeg mesta u prstenu.
Ključni nalazi
Istraživanje je pokazalo da su dva parametra naročito informativna za procenu mase skrivene planete: širina prstena i položaj njegove najsvetlije tačke (peak brightness). Iznenađujuće je da ova veza između mase i položaja najsvetlije tačke važi nezavisno od talasne dužine posmatranja i od veličine zrnaca prašine, što čini metodu primenjivom u raznovrsnim uslovima.
The PDS 70 system captured by the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). | Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.
Amena Faruqi: "Čitanjem 'između prstenova' možemo rekonstruisati mase planeta koje su previše slabe ili previše 'ugrađene' da bi se direktno posmatrale. Ovi prstenovi su zapravo otisci planeta."
Primena na PDS 70
Metoda je testirana na sistemu PDS 70, udaljenom oko 370 svetlosnih godina i intenzivno proučavanom uz pomoć ALMA opservatorije. Tim je dobio procenu za PDS 70 c koja je u skladu sa dosadašnjim vrednostima — oko 7,5 masa Jupitera — što potvrđuje praktičnu upotrebljivost metode.
Jessica Speedie (MIT): "Nismo ostali samo na teoriji: simulacije smo primenili na stvarne posmatrane sisteme i dobili verifikaciju pristupa. Metode su spremne za široku primenu."
Širi implikacije
Simulacije takođe ukazuju da formirajuće planete uobičajeno mogu zarobiti velike količine prašine — i do 20 puta masu Zemlje — u prstenovima izvan svoje orbite. To potvrđuje ALMA posmatranja, ali postavlja pitanje zašto u tim skoncentrisanim prstenovima još nisu uočene nove formirajuće planete. Autori sugerišu da takve koncentracije prašine mogu predstavljati pogodan teren za sekundarno formiranje planeta.
Ralph Pudritz: "Prašina je dovoljno brojna i koncentrisana da potencijalno započne formiranje planeta — to su važni nalazi koji će podstaći dalja posmatranja i teorijska istraživanja."
Gledajući unapred
Autori naglašavaju da, sa sve detaljnijim slikama koje pruža ALMA i budućim instrumentima, ova metoda može otvoriti novo, moćno prozorište za proučavanje skrivenih planeta i razumevanje procesa koji su doveli do formiranja našeg Sunčevog sistema pre oko 4,6 milijardi godina.
Objavljeno: Rad tima objavljen je 28. maja u časopisu The Astrophysical Journal.
Pomozite nam da budemo bolji.
