eso2111hu — Tudományos közlemények

Az első felvétel egy exobolygó körüli holdkeletkezési anyagbefogási korongról

2021. július 22.

A csillagászoknak az ESO partnerségével működő Atacama Large Millime-ter/submillimeter Array (ALMA) mikrohullámú rádiótávcső-hálózat segítségével egyértelműen sikerült kimutatniuk egy anyagkorongot egy Naprendszeren túli bolygó körül. Ez a megfigyelés hozzásegítheti a kutatókat a fiatal csillagrendszerekben formálódó holdak és bolygók keletkezésének jobb megértéséhez.

Munkánk eredményeként egyértelműen sikerült kimutatnunk egy olyan korongot, amelyben holdak keletkezhetnek” – kezdi Myriam Benisty, a francia Grenoble-i Egyetem és a Chilei Egyetem kutatója, az eredményeket részletező, Astrophysical Journal Letters szakfolyóiratban ma megjelenő tanulmány vezető szerzője. – „Az ALMA-val készített felvételeink rendkívüli felbontásának köszönhetően a bolygó körül világosan kirajzolódik a korongja. A korong átmérőjét most először meg is tudtuk mérni.

Az említett képződmény egy bolygó körüli korong, amely a PDS 70c jelű, egy tőlünk közel 400 fényévre található csillag körül keringő, Jupiterhez hasonló óriásbolygót öleli körül. A csillagászok korábban is gyanították már, hogy ennek a bolygónak egy „holdkeletkezési” anyagbefogási korongja lehet. Ám mivel akkor még nem tudták egyértelműen elkülöníteni a korongot a környezetétől, így nem lehettek biztosak annak létezésében – egészen mostanáig.

Benisty és munkatársai azt is kimutatták az ALMA méréseiből, hogy a korong sugara nagyjából megegyezik a Nap–Föld-távolsággal, és elegendő anyag található benne akár három Holdhoz hasonló méretű kísérő kialakulásához is.

A felfedezés azonban nem csak a holdak keletkezésének jobb megértése szempontjából kulcsfontosságú. „Az új megfigyelések azon bolygókeletkezési elméleteink alátámasztása miatt is rendkívül fontosak, amiket eddig nem tudtuk próbára tenni” – fejti ki Jaehan Bae, az Egyesült Államokbeli Carnegie Tudományos Kutatóintézet Föld- és Bolygókutató Laboratóriumának munkatársa, a tanulmány társszerzője.

A bolygók csillagok körüli porkorongokban keletkeznek. Növekedésük folyamán üreget vájnak a korongba a pályájuk mentén, és az így begyűjtött anyag révén gyarapodnak. Ezalatt a fiatal égitest saját bolygó körüli korongra is szert tehet. Ez az anyagbefogás szabályozása révén segíti a bolygó növekedését. Mindeközben a bolygót körülölelő korong gáz- és poranyagának nagyobb csomói folyamatos ütközések révén szintén növekedhetnek, ami végül holdak születéséhez vezethet. Ám a csillagászok még nem pontosan ismerik ezt a folyamatot. „Röviden úgy fogalmazhatunk, hogy még nem világos, mikor hol és hogyan keletkeznek a bolygók és a holdak.” – magyarázza Stefano Facchini, az ESO kutatója, aki szintén részt vett ebben a munkában.

Máig már több mint 4000 exobolygót találtunk, ám ezek mindegyike idősebb rendszerhez tartozik. A Jupiter–Szaturnusz pároshoz hasonló bolygókettős PDS 70b és PDS 70c az egyedüli ismert keletkezőben lévő exobolygók” – húzza alá Miriam Keppler, a németországi Max-Planck-Institut für Astronomie kutatója, szintén a tanulmány egyik társszerzője [1].

Ez a rendszer ezáltal különleges bepillantást nyújt a bolygó- és holdkeletkezés folyamatába” – teszi hozzá Facchini.

A rendszer két bolygóját, a PDS 70b-t és a PDS 70c-t először az ESO Nagyon Nagy Távcsövével (Very Large Telescope – VLT) figyelték meg, sorrendben 2018-ban és 2019-ben. Különlegességük miatt azóta számos másik távcsővel és műszerrel is lencsevégre kapták őket a csillagászok [2].

A legfrissebb nagy felbontású ALMA észlelések révén a kutatók további részleteket tudhatnak meg erről a rendszerről. A PDS 70c bolygó körüli anyagbefogási korong létezésének megerősítésén, valamint méretének és tömegének megmérésén túl a csillagászok megállapították azt is, hogy a PDS 70b körül nem figyelhető meg hasonló korong, ami annak jele lehet, hogy a bolygók keletkezése során a PDS 70c elszívta testvére elől a poranyagot.

A bolygórendszert még alaposabban tanulmányozhatják majd a szakemberek az ESO-nak a chilei Atacama-sivatagban már épülőben lévő Rendkívül Nagy Távcsövével (Extremely Large Telescope – ELT). „Az ELT kulcsfontosságú lesz ebben a kutatási programban, hiszen sokkal nagyobb felbontása révén még részletesebben fel tudjuk majd térképezni a bolygórendszert” – vetíti előre Richard Teague, a Harvard & Smithsonian Intézet Asztrofizikai Kutatóközpontjának munkatársa, szintén a tanulmányt közlő kutatócsoport tagja. Az ELT Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS) nevű műszerével a kutatócsoport meg tudja majd figyelni a gáz PDS 70c körüli mozgását, és így teljes háromdimenziós képet kaphatnak majd a bolygórendszerről.

Megjegyzés

[1] A Jupiter-Szaturnusz párhoz való hasonlóság ellenére megjegyzendő, hogy a PDS 70c körüli korong körülbelül 500-szor akkora, mint a Szaturnusz gyűrűrendszere. 

[2] A PDS 70b-t a Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) műszerrel, míg a PDS 70c-t a VLT Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) műszerével fedezték fel a csillagászok. A két bolygót tartalmazó rendszert az ESO VLT X-shooter műszerével szintén megfigyelték.

További információ

Az itt bemutatott tudományos eredmények részleteit a szerzők az Astrophysical Journal Lettersfolyóiratban megjelenő „A Circumplanetary Disk Around PDS 70c” című tanulmányukban ismertetik.

A kutatócsoport tagjai: Myriam Benisty (Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomía, CNRS, Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago de Chile, Chile és Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble, Franciaország [UGA]), Jaehan Bae (Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science, Washington DC, USA), Stefano Facchini (European Southern Observatory, Garching bei München, Németország), Miriam Keppler (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Németország [MPIA]), Richard Teague (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, MA, USA [CfA]), Andrea Isella (Department of Physics and Astronomy, Rice University, Houston, TX, USA), Nicolas T. Kurtovic (MPIA), Laura M. Perez (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago de Chile, Chile [UCHILE]), Anibal Sierra (UCHILE), Sean M. Andrews (CfA), John Carpenter (Joint ALMA Observatory, Santiago de Chile, Chile), Ian Czekala (Department of Astronomy and Astrophysics, Pennsylvania State University, PA, USA, Center for Exoplanets and Habitable Worlds, Davey Laboratory, Pennsylvania State University, PA, USA, Center for Astrostatistics, Davey Laboratory, Pennsylvania State University, PA, USA és Institute for Computational & Data Sciences, Pennsylvania State University, PA, USA), Carsten Dominik (Anton Pannekoek Instituut voorSterrenkunde, Universiteit van Amsterdam, Hollandia), Thomas Henning (MPIA), Francois Menard (UGA), Paola Pinilla (MPIA és Mullard Space Science Laboratory, University College London, Holmbury St Mary, Dorking, Egyesült Királyság) és Alice Zurlo (Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Santiago de Chile, Chile és Escuela de Ingeniería Industrial, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Santiago de Chile, Chile).

Az ESO a legfontosabb kormányközi csillagászati szervezet Európában, és messze a legeredményesebb földfelszíni csillagászati obszervatórium az egész világon. Tizenhat tagország támogatja: Ausztria, Belgium, Csehország, Dánia, az Egyesült Királyság, Finnország, Franciaország, Hollandia, Írország, Lengyelország, Németország, Olaszország, Portugália, Spanyolország, Svájc és Svédország. Ezt a sort egészíti ki az ESO obszervatóriumainak befogadóországaként Chile, valamint stratégiai partnerként Ausztrália. Az ESO ambiciózus programjának fő célkitűzése hatékony földi megfigyelő műszerek tervezése, kivitelezése és működtetése annak érdekében, hogy a csillagászok élvonalbeli fontos tudományos felfedezéseket tehessenek. Az ESO vezető szerepet játszik csillagászati együttműködések elősegítésében és szervezésében. Az ESO három világszínvonalú megfigyelő helyet tart fenn Chilében. Ezek: La Silla, Paranal és Chajnantor. Paranalon üzemel a Nagyon Nagy Távcső (VLT), a világ legkorszerűbb, látható hullámhossztartományban üzemelő csillagászati obszervatóriuma, és két égboltfelmérő távcső, az infravörös hullámhossztartományban működő VISTA és az optikai tartományban érzékeny VLT Égboltfelmérő Távcső. Szintén a Paranalon fogja elhelyezni és üzemeltetni az ESO a Déli Cserenkov Távcsőrendszert (CTAS), a világ legnagyobb és legérzékenyebb gammasugárzás-obszervatóriumát. Az ESO vezető résztvevő az ALMA-együttműködésben, ami jelenleg a legnagyobb létező csillagászati projekt. Mindezeken túl épül már a Paranalhoz közeli Cerro Armazones tetején az ESO 39 méteres Rendkívül Nagy Távcsöve (ELT) is. Ez lesz a világ „égre néző legnagyobb szeme”.

Az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) az európai ESO, az Amerikai Egyesült Államokbeli U.S. National Science Foundation (NSF) és a japán National Institutes of Natural Sciences (NINS) együttműködésében, a Chilei Köztársasággal közösen valósult meg. Az ALMA működését a tagállamai részéről az ESO, az NSF együttműködésben a kanadai National Research Council of Canada-val (NRC), a tajvani National Science Council of Taiwan (NSC) és a NINS együttműködésben a tajvani Academia Sinica-val (AS) és a Korea Astronomy and Space Science Institute-tal (KASI) finanszírozza. Az ALMA építését és működtetési feladatait a tagállamai részéről az ESO, Észak-Amerika részéről az Associated Universities, Inc. (AUI) által fenntartott National Radio Astronomy Observatory (NRAO), valamint Kelet-Ázsia részéről a National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) látja el. A Joint ALMA Observatory (JAO) irányítja az ALMA építését, az üzembe helyezését és működtetését.

Linkek

•          A kutatásról beszámoló szakcikk

•          Fotók az ALMA-ról

•          Újságíróknak: iratkozzon fel az anyanyelvén készülő, megjelenés előtt álló közleményeinkről szóló értesítésre!

•          Kutatóknak: van egy érdekes története? Csináljunk belőle ESO-bejelentést!

Kapcsolat

Myriam Benisty
Universidad de Chile and Université Grenoble Alpes
Santiago de Chile, Chile
E-mail: myriam.benisty@univ-grenoble-alpes.fr

Jaehan Bae
Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science
Washington DC, USA
E-mail: jbae@carnegiescience.edu

Stefano Facchini
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
E-mail: stefano.facchini@eso.org

Miriam Keppler
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
E-mail: keppler@mpia.de

Richard Teague
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
Cambridge, MA, USA
E-mail: richard.d.teague@cfa.harvard.edu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Mobil: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Ez az ESO eso2111 sz. sajtóközleményének fordítása

A sajtóközleményről

Közlemény száma:eso2111hu
Név:PDS 70c
Típus:Milky Way : Planet : Type : Gas Giant
Milky Way : Star : Circumstellar Material : Planetary System
Milky Way : Star : Circumstellar Material : Disk : Protoplanetary
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2021ApJ...916L...2B

Képek

Az ALMA széles látószögű és közeli felvételei a holdkeletkezési korongról
Az ALMA széles látószögű és közeli felvételei a holdkeletkezési korongról
Az ALMA felvétele a PDS 70 rendszeréről
Az ALMA felvétele a PDS 70 rendszeréről
Az ALMA felvétele a PDS 70c bolygó holdkeletkezési korongjáról
Az ALMA felvétele a PDS 70c bolygó holdkeletkezési korongjáról
A PDS 70 törpecsillag a Kentaur csillagképben
A PDS 70 törpecsillag a Kentaur csillagképben
Nagylátószögű égboltfelvétel a PDS 70 környezetéről
Nagylátószögű égboltfelvétel a PDS 70 környezetéről

Videók

Pillantás egy távoli holdkeletkezési korongra (ESOcast Light 240)
Pillantás egy távoli holdkeletkezési korongra (ESOcast Light 240)
Számítógépes animáció a PDS 70 rendszerről
Számítógépes animáció a PDS 70 rendszerről
Ráközelítés a PDS 70 rendszerre
Ráközelítés a PDS 70 rendszerre