Et par spæde planeter direkte set vokse omkring en ung stjerne

Astronomer har direkte afbildet to exoplaneter, der gravitationsmæssigt udskærer et stort hul i en planetdannende skive, der omgiver en ung stjerne. Mens over et dusin exoplaneter er blevet direkte afbildet, dette er kun det andet multiplanetsystem, der bliver fotograferet. (Den første var et fire-planet system, der kredsede om stjernen HR 8799.) I modsætning til HR 8799, selvom, planeterne i dette system vokser stadig ved at samle materiale fra skiven.

"Dette er den første utvetydige påvisning af et to-planet system, der udskærer et diskmellemrum, " sagde Julien Girard fra Space Telescope Science Institute i Baltimore, Maryland.

Værtsstjernen, kendt som PDS 70, ligger omkring 370 lysår fra Jorden. Den unge 6 millioner år gamle stjerne er lidt mindre og mindre massiv end vores sol, og optager stadig gas. Det er omgivet af en skive af gas og støv, der har et stort hul, der strækker sig fra omkring 1,9 til 3,8 milliarder miles.

PDS 70 b, den inderste kendte planet, er placeret inden for diskmellemrummet i en afstand af omkring 2 milliarder miles fra sin stjerne, ligner Uranus kredsløb i vores solsystem. Holdet vurderer, at den vejer alt fra 4 til 17 gange så meget som Jupiter. Det blev først opdaget i 2018.

PDS 70 c, den nyopdagede planet, er placeret nær den ydre kant af skivespalten omkring 3,3 milliarder miles fra stjernen, svarende til Neptuns afstand fra vores sol. Den er mindre massiv end planet b, vejer mellem 1 og 10 gange så meget som Jupiter. De to planetariske baner er tæt på en 2-til-1 resonans, hvilket betyder, at den indre planet kredser om stjernen to gange i den tid, det tager den ydre planet at gå rundt én gang.

Opdagelsen af ​​disse to verdener er betydningsfuld, fordi den giver direkte beviser for, at dannede planeter kan feje nok materiale ud af en protoplanetarisk skive til at skabe et observerbart hul.

"Med faciliteter som ALMA, Hubble, eller store jordbaserede optiske teleskoper med adaptiv optik ser vi diske med ringe og mellemrum overalt. Det åbne spørgsmål har været, er der planeter der? I dette tilfælde, svaret er ja, " forklarede Girard.

Holdet opdagede PDS 70 c fra jorden, ved hjælp af MUSE-spektrografen på European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT). Deres nye teknik byggede på kombinationen af ​​den høje rumlige opløsning leveret af det 8 meter lange teleskop udstyret med fire lasere og instrumentets medium spektrale opløsning, der gør det muligt for det at "låse fast på" lys udsendt af brint, hvilket er et tegn på gastilvækst.

"Denne nye observationstilstand blev udviklet til at studere galakser og stjernehobe ved højere rumlig opløsning. Men denne nye tilstand gør den også velegnet til exoplanetbilleddannelse, som ikke var den originale videnskabelige driver for MUSE-instrumentet, " sagde Sebastiaan Haffert fra Leiden Observatory, hovedforfatter på papiret.

"Vi blev meget overraskede, da vi fandt den anden planet, " tilføjede Haffert.

I fremtiden, NASAs James Webb-rumteleskop kan muligvis studere dette system og andre planetgartnerier ved at bruge en lignende spektral teknik til at indsnævre forskellige bølgelængder af lys fra brint. Dette ville gøre det muligt for forskere at måle temperaturen og tætheden af ​​gas inde i disken, hvilket ville hjælpe vores forståelse af væksten af ​​gasgigantiske planeter. Systemet kan også være målrettet af WFIRST-missionen, som vil udføre en højtydende koronagrafteknologi-demonstration, der kan blokere stjernens lys for at afsløre svagere lys fra den omgivende skive og ledsagende planeter.

Disse resultater blev offentliggjort i 3. juni-udgaven af Natur astronomi .