Astronomer bekræfter eksistensen af ​​to gigantiske nyfødte planeter i PDS 70-systemet

Nye beviser viser, at de første billeder nogensinde, der fanger fødslen af ​​et par planeter, der kredser om stjernen PDS 70, faktisk er autentiske.

Brug af en ny infrarød pyramidebølgefrontsensor til adaptiv optik (AO) korrektion ved W. M. Keck Observatory på Maunakea på Hawaii, et Caltech-ledet hold af astronomer anvendte en ny metode til at tage familiebilleder af babyplaneterne, eller protoplaneter, og bekræftede deres eksistens.

Holdets resultater offentliggøres i dagens udgave af Det astronomiske tidsskrift .

PDS 70 er det første kendte multiplanetære system, hvor astronomer kan se planetdannelse i aktion. Det første direkte billede af en af ​​dens planeter, PDS 70b, blev taget i 2018 efterfulgt af flere billeder taget ved forskellige bølgelængder af sin søskende, PDS 70c, i 2019. Begge Jupiter-lignende protoplaneter blev opdaget af European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT).

"Der var en vis forvirring, da de to protoplaneter først blev afbildet, " sagde Jason Wang, en Heising-Simons Foundation 51 Pegasi b Fellow ved Caltech og hovedforfatter af undersøgelsen. "Planetembryoner dannes fra en skive af støv og gas, der omgiver en nyfødt stjerne. Dette cirkumstellare materiale samler sig på protoplaneten, skabe et slags røgslør, der gør det svært at skelne mellem de støvede, gasformig skive fra udviklingsplaneten i et billede."

For at hjælpe med at skabe klarhed, Wang og hans team udviklede en metode til at adskille billedsignalerne fra den cirkumstellare disk og protoplaneterne.

"Vi ved, at skivens form skal være en symmetrisk ring omkring stjernen, mens en planet skal være et enkelt punkt i billedet, " sagde Wang. "Så selvom en planet ser ud til at sidde oven på skiven, hvilket er tilfældet med PDS 70c, baseret på vores viden om, hvordan disken ser ud gennem hele billedet, vi kan udlede, hvor lys disken skal være ved protoplanetens placering og fjerne disksignalet. Det eneste, der er tilovers, er planetens emission."

Holdet tog billeder af PDS 70 med Near-Infrared Camera (NIRC2) på Keck II-teleskopet, markerer den første videnskab for en vortex-koronagraf installeret i NIRC2 som en del af en nylig opgradering, kombineret med Observatoriets opgraderede AO-system bestående af en ny infrarød pyramidebølgefrontsensor og realtidsstyringscomputer.

"Den nye infrarøde detektorteknologi brugt i vores pyramidebølgefrontsensor har dramatisk forbedret vores evne til at studere exoplaneter, især dem omkring stjerner med lav masse, hvor planetdannelsen foregår aktivt, " sagde Sylvain Cetre, softwareingeniør ved Keck Observatory og en af ​​de førende udviklere af AO-opgraderingen. "Det vil også give os mulighed for at forbedre kvaliteten af ​​vores AO-korrektion for sværere at afbilde mål som midten af ​​vores galakse."

Dette projekt nød godt af den innovative infrarøde sensor, der måler forvrængninger i lys forårsaget af Jordens atmosfære.

"Ny teknologi er en videnskabelig multiplikator, " siger Peter Kurczynski, Programdirektør hos National Science Foundation, som bidrog med finansiering til dette projekt. "Det muliggør undersøgelser, der aldrig før var mulige."

AO er en teknik, der bruges til at fjerne den atmosfæriske sløring, der forvrænger astronomiske billeder. Med den nye infrarøde pyramidebølgefrontsensor og realtidscontroller installeret, Keck Observatorys AO-system er i stand til at levere skarpere, mere detaljerede billeder.

"PDS 70-billederne, som Jasons hold fangede, var blandt de første test af den videnskabelige kvalitet, der blev produceret af Kecks pyramidebølgefrontsensor, " sagde AO-forsker Charlotte Bond, som spillede en nøglerolle i design og installation af teknologien. "Det er spændende at se, hvor præcist det nye AO-system korrigerer for den atmosfæriske turbulens af støvede objekter som de unge stjerner, hvor protoplaneter forventes at opholde sig, giver mulighed for det klareste, skarpeste syn på babyversioner af vores solsystem."