Månedannende skive opdaget omkring en fjern planet

Ved at bruge Jordens mest kraftfulde række af radioteleskoper, astronomer har lavet de første observationer af en cirkumplanetarisk skive af gas og støv som den, der menes at have født Jupiters måner.

Fundet, rapporteret online i dag i Astrofysiske tidsskriftsbreve , tilføjer til den spændende historie om planeten PDS 70 c, en gaskæmpe, der stadig dannes, omkring 370 lysår fra Jorden, der først blev afsløret i sidste måned i billeder med synligt lys.

Ved at bruge den massive 66-antenne Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile, Rice University astronom Andrea Isella og kolleger indsamlede millimeterbølgeradiosignaler, der afslørede tilstedeværelsen af ​​støvkorn i hele stjernesystemet, hvor PDS 70 c og dens søsterplanet, PDS 70 b, stadig dannes.

"Planeter dannes fra skiver af gas og støv omkring nydannede stjerner, og hvis en planet er stor nok, den kan danne sin egen skive, når den samler materiale i sin bane omkring stjernen, " sagde Isella. "Jupiter og dens måner er et lille planetsystem i vores solsystem, for eksempel, og det menes, at Jupiters måner blev dannet ud fra en cirkumplanetær skive, da Jupiter var meget ung."

Men de fleste modeller af planetdannelse viser, at cirkumplanetære skiver forsvinder inden for omkring 10 millioner år, hvilket betyder, at cirkumplanetære skiver ikke har eksisteret i vores solsystem i mere end 4 milliarder år. At lede efter dem andre steder og samle observationsbeviser for at teste teorier om planetdannelse, Isella og kolleger søger efter meget unge stjernesystemer, hvor de direkte kan observere skiver og planeterne, der stadig dannes inde i dem. I den nye undersøgelse, Isella og kolleger analyserede observationer foretaget af ALMA i 2017.

"Der er en håndfuld kandidatplaneter, der er blevet opdaget i diske, men dette er et meget nyt felt, og de diskuteres stadig alle sammen, " sagde Isella. "(PDS 70 b og PDS 70 c) er blandt de mest robuste, fordi der har været uafhængige observationer med forskellige instrumenter og teknikker."

PDS 70 er en dværgstjerne omkring tre fjerdedele af solens masse. Begge dets planeter er 5-10 gange større end Jupiter, og det inderste, PDS 70 b, kredser omkring 1,8 milliarder miles fra stjernen, nogenlunde afstanden fra solen til Uranus. PDS 70 c er en milliard miles længere ude, i en bane på størrelse med Neptuns.

PDS 70 b blev første gang afsløret i 2018 i infrarøde lysbilleder fra et planetjagtinstrument kaldet SPHERE ved European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT). I juni, astronomer brugte et andet VLT-instrument kaldet MUSE til at observere en synlig bølgelængde af lys kendt som H-alfa, som udsendes, når brint falder ned på en stjerne eller planet og bliver ioniseret.

"H-alfa giver os mere tillid til, at disse er planeter, fordi det antyder, at de stadig trækker gas og støv ind og vokser, " sagde Isella.

Millimeterbølgelængdeobservationerne fra ALMA giver endnu flere beviser.

"Det er gratis til de optiske data og giver en fuldstændig uafhængig bekræftelse af, at der er noget der, " han sagde.

Isella sagde, at direkte observation af planeter med cirkumplanetære skiver kunne give astronomer mulighed for at teste teorier om planetdannelse.

"Der er meget, vi ikke forstår om, hvordan planeter dannes, og vi har nu endelig instrumenterne til at foretage direkte observationer og begynde at besvare spørgsmål om, hvordan vores solsystem blev dannet, og hvordan andre planeter kunne dannes."

Isella er assisterende professor i fysik og astronomi og i Jorden, miljø- og planetariske videnskaber hos Rice og en medforsker på det Rice-baserede, NASA-finansieret CLEVER Planets-projekt.