eso2111ru — Научный релиз

Астрономы впервые уверенно зарегистрировали «лунообразующий» диск вокруг экзопланеты

22 июля 2021 г.

При помощи Атакамской Большой миллиметровой / субмиллиметровой антенной решётки ALMA, которую Европейская Южная обсерватория (ESO) эксплуатирует на партнёрских началах, астрономы впервые уверенно зарегистрировали пылевой диск вокруг внесолнечной планеты. Эти наблюдения проливают свет на механизмы формирования лун и планет в молодых звездных системах.

“Результат нашей работы – чёткая регистрация диска, в котором могут образовываться спутники планеты”, – говорит Мириам Бенисти (Myriam Benisty), исследовательница из Гренобльского университета во Франции и университета Чили, руководитель новой работы, публикуемой сегодня в журнале The Astrophysical Journal Letters. “Наши наблюдения на ALMA были выполнены с таким великолепным разрешением, что мы впервые смогли уверенно идентифицировать связанный с планетой диск и оценить его размеры”, – добавляет она.

Исследуемый объект, так называемый околопланетный диск, окружает экзопланету PDS 70c, одну из двух гигантских планет типа Юпитера, которые обращаются вокруг звезды, находящейся от нас на расстоянии почти в 400 световых лет. Астрономы и раньше находили признаки существования “лунообразующего” диска вокруг этой экзопланеты, но, так как они не могли чётко отличить диск от окружающей его среды, они не могли и уверенно подтвердить его существование — до сих пор.

Вдобавок с помощью ALMA Бенисти и её группа выяснили, что диаметр диска примерно равен расстоянию от Земли до Солнца, а массы хватило бы на образование трёх спутников размером с Луну.

Но полученные результаты говорят не только о том, как образуются спутники планет. “Эти новые наблюдения крайне важны ещё и для проверки теорий образования планет, теорий, которые до сих пор невозможно было протестировать”, – говорит Джеан Беэ (Jaehan Bae), сотрудник Лаборатории Земли и планет Научно-исследовательского Института Карнеги в США, один из авторов этой работы.

Планеты образуются в пылевых дисках вокруг молодых звёзд. «Сгребая» на себя в процессе роста вещество околозвёздного диска, они образуют в этом диске пустоты. При этом планета может и сама образовать свой собственный околопланетный диск, который влияет на процесс роста планеты, регулируя количество вещества, выпадающее на неё. В то же время, газ и пыль в околопланетном диске в ходе множественных столкновений могут концентрироваться во всё большие тела, что в конечном счёте ведет к рождению спутников планеты – «лун».

Астрономам пока не вполне ясны все подробности этих процессов. “Коротко говоря, все ещё непонятно, когда, где и как образуются планеты и их спутники”, – признаётся научный сотрудник ESO Стефано Факкини (Stefano Facchini), ещё один участник исследования. 

“На сегодняшний день обнаружено более 4000 экзопланет, но все они находятся в уже зрелых планетных системах. PDS 70b и PDS 70c, похожие на пару Юпитер – Сатурн, остаются пока единственными зарегистрированными экзопланетами, все ещё находящимися в процессе формирования”, – говорит Мириам Кепплер (Miriam Keppler), сотрудница Института астрономии Макса Планка в Германии, одна из соавторов работы[1].

“Получается, что эта система предоставляет нам уникальную возможность наблюдать и изучать процессы формирования планет и их спутников”, – резюмирует Факкини. 

PDS 70b и PDS 70c, две планеты, составляющие эту планетную систему, были открыты на Очень Большом телескопе ESO (VLT) в 2018 и 2019 годах, соответственно. Благодаря своей уникальности они с тех пор много раз наблюдались с другими телескопами и приёмниками [2].

Нынешние наблюдения на ALMA, выполненные с высоким разрешением, теперь позволили астрономам лучше понять особенности этой системы. В результате не только было подтверждено наличие околопланетного диска вокруг PDS 70c и изучены его размеры и масса, но и обнаружено отсутствие явных свидетельств существования такого же диска вокруг PDS 70b – по всей видимости, из-за того, что PDS 70c стянула на себя всю пыль из родительского облака вокруг PDS 70b и оставила планету-сестру «на голодном пайке».

Ещё более глубокое понимание особенностей этой планетной системы будет достигнуто, когда войдёт в строй Чрезвычайно Большой телескоп ESO (ELT), который сейчас строится на горе Серро Армазонес в чилийской пустыне Атакама. ELT с его гораздо более высоким оптическим разрешением сыграет ключевую роль в этих исследованиях: мы сможем выявить структуру этой системы во всех подробностях”, – говорит ещё один соавтор работы Ричард Тиг (Richard Teague), сотрудник Гарвардского Смитсонианского Центра астрофизики в США. В частности, камера прямых снимков и спектрограф среднего инфракрасного диапазона METIS, приёмник, который будет смонтирован на ELT, позволит группе исследовать движения газа вокруг PDS 70c и получить полную трехмерную структуру системы.              

Примечания

[1] Несмотря на сходство между планетами системы PDS 70 и парой Юпитер-Сатурн, отметим, что диск вокруг PDS 70c примерно в 500 раз больше системы колец Сатурна.

[2] Планета PDS 70b была открыта с приёмником SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch instrument), а PDS 70c – с приёмником MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) на телескопе VLT. Система двух экзопланет исследовались и со спектрографом X-shooter, также установленным на VLT.

Узнать больше

Результаты  исследования представлены в статье “A Circumplanetary Disk Around PDS 70c”, которая публикуется в The Astrophysical Journal Letters.

Состав исследовательской группы: Myriam Benisty (Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomía, CNRS, Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago de Chile, Chile and Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble, France [UGA]), Jaehan Bae (Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science, Washington DC, USA), Stefano Facchini (European Southern Observatory, Garching bei München, Germany), Miriam Keppler (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany [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 and Institute for Computational & Data Sciences, Pennsylvania State University, PA, USA), Carsten Dominik (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, The Netherlands), Thomas Henning (MPIA), Francois Menard (UGA), Paola Pinilla (MPIA and Mullard Space Science Laboratory, University College London, Holmbury St Mary, Dorking, UK) и Alice Zurlo (Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Santiago de Chile, Chile and Escuela de Ingeniería Industrial, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Santiago de Chile, Chile).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, намного обгоняющая по продуктивности другие наземные астрономические обсерватории мира. В ее работе участвуют 16 стран: Австрия, Бельгия, Великобритания, Германия, Дания, Ирландия, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO, и Австралия, являющаяся ее стратегическим партнером. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономии. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT), способный работать в формате Очень Большого Телескопа-Интерферометра VLTI, и два крупнейших широкоугольных телескопа: VISTA, выполняющий обзоры неба в инфракрасных лучах, и обзорный телескоп оптического диапазона VLT (VLT Survey Telescope). Кроме того, на Паранале ESO на правах партнера предоставила место для установки Южной Решетки черенковских телескопов (Cherenkov Telescope Array South), крупнейшей в мире и рекордной по чувствительности гамма-обсерватории. ESO также является одним из основных партнеров по эксплуатации двух инструментов субмиллиметрового диапазона на плато Чахнантор: телескопа APEX и крупнейшего астрономического проекта современности ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Параналя, ESO ведет строительство 39-метрового Чрезвычайно Большого Телескопа ELT, который станет «величайшим оком человечества, устремленным в небо».

Большая Атакамская миллиметровая / субмиллиметровая антенная решетка ALMA (The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) – международный астрономический инструмент, совместный проект ESO, Национального научного фонда США NSF (U.S. National Science Foundation) и Национального института естественных наук Японии NINS (National Institutes of Natural Sciences) в кооперации с Республикой Чили. ALMA финансируется ESO (представляющей объединенные интересы своих стран-участниц), фондом NSF совместно с Национальным советом по научным исследованиям Канады NRC (National Research Council) и Национальным советом по науке Тайваня NSC (National Science Council), а также NINS в кооперации с тайваньской Academia Sinica (AS) и Корейским институтом астрономии и космических исследований KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute). Строительство и эксплуатация телескопа ALMA осуществляются ESO, представляющей интересы своих стран-участниц, Национальной радиоастрономической обсерваторией США NRAO (National Radio Astronomy Observatory), управляемой компанией Associated Universities, Inc. (AUI), представляющей Северную Америку, и Национальной астрономической обсерваторией Японии NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), представляющей Восточную Азию. Общее управление строительством, тестированием и эксплуатацией ALMA осуществляется в рамках JAO: Объединенной обсерватории ALMA (Joint ALMA Observatory).

Ссылки

 

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +7-9112122130
Сотовый: +7-9112122130
Email: kirill.maslennikov1@gmail.com

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

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

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

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

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

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Сотовый: +49 151 241 664 00
Email: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso2111.

О релизе

Релиз №:eso2111ru
Название:PDS 70c
Тип: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

Изображения

Панорама и крупный план «лунообразующего» диска, полученные на ALMA
Панорама и крупный план «лунообразующего» диска, полученные на ALMA
Изображение системы PDS 70, полученное на ALMA
Изображение системы PDS 70, полученное на ALMA
Полученное на ALMA изображение «лунообразующего» диска вокруг экзопланеты PDS 70c
Полученное на ALMA изображение «лунообразующего» диска вокруг экзопланеты PDS 70c
Карликовая звезда PDS 70 в созвездии Центавра
Карликовая звезда PDS 70 в созвездии Центавра
Широкоугольное изображение участка неба вокруг PDS 70
Широкоугольное изображение участка неба вокруг PDS 70

Видео

Далёкий «лунообразующий» диск (ESOcast Light 240)
Далёкий «лунообразующий» диск (ESOcast Light 240)
Планетная система PDS70: художественная анимация
Планетная система PDS70: художественная анимация
«Полёт» к планетной системе PDS 70
«Полёт» к планетной системе PDS 70