Астрономы впервые четко обнаружили диск формирующейся луны вокруг экзопланеты

«Наша работа представляет собой четкое обнаружение диска, в котором могут формироваться спутники», - говорит Мириам Бенисти, исследователь из Университета Гренобля, Франция, и Университета Чили, возглавлявшая новое исследование. «Наши наблюдения ALMA были получены с таким прекрасным разрешением, что мы смогли четко определить, что диск связан с планетой, и впервые смогли вычислить его размер».

Рассматриваемый околопланетный диск окружает экзопланету PDS 70c, одну из двух гигантских планет, похожих на Юпитер, вращающихся вокруг звезды на расстоянии около 400 световых лет от нас. Астрономы и раньше находили намеки на «формирующий луну» вокруг этой экзопланеты, но, поскольку не могли четко отличить диск от окружающей его среды, они не смогли подтвердить его обнаружение - до сих пор.

Также с помощью ALMA Бенисти и ее команда обнаружили, что диск имеет примерно такой же диаметр, как расстояние от Солнца до Земли, и массу, достаточную для сформирования до трех спутников размером с Луну.

Но результаты - не только ключ к выяснению возникновения луны. «Эти новые наблюдения также чрезвычайно важны для доказательства теорий образования планет, которые не могли быть проверены до сих пор», - говорит Джахан Бэ, исследователь из Лаборатории Земли и планет Института науки Карнеги и автор исследования.

Планеты образуют пылевые диски вокруг молодых звезд, образуя полости по мере того, как они поглощают материал околозвездного диска для роста. В этом процессе планета может обзавестись собственным околопланетным диском, который способствует росту планеты, регулируя количество падающего на нее материала. В то же время газ и пыль в околопланетном диске могут объединяться во все более крупные тела в результате множественных столкновений, что в конечном итоге приводит к рождению лун.

Но астрономы еще не до конца понимают детали этих процессов. «Короче говоря, до сих пор неясно, когда, где и как образуются планеты и луны», - объясняет научный сотрудник ESO Стефано Факкини, также участвовавший в исследовании.

«К настоящему времени было обнаружено более 4000 экзопланет, но все они были обнаружены в зрелых системах. PDS 70b и PDS 70c, которые образуют систему, напоминающую пару Юпитер-Сатурн, являются единственными двумя обнаруженными до сих пор экзопланетами, которые все еще остаются в процессе формирования», - объясняет Мириам Кепплер, научный сотрудник Института астрономии Макса Планка в Германии и один из соавторов исследования.

«Таким образом, эта система предлагает уникальную возможность наблюдать и изучать процессы формирования планет и спутников», - добавляет Факкини.

PDS 70b и PDS 70c, две планеты, составляющие систему, были впервые обнаружены с помощью Очень большого телескопа ESO (VLT) в 2018 и 2019 годах соответственно, и их уникальная природа означает, что с тех пор их много раз наблюдали с помощью других телескопов и инструментов.

Последние наблюдения ALMA с высоким разрешением позволили астрономам лучше понять систему. Помимо подтверждения обнаружения околопланетного диска вокруг PDS 70c и изучения его размера и массы, они обнаружили, что PDS 70b не показывает четких доказательств наличия такого диска, что указывает на то, что PDS 70c не содержал пылевого материала из окружающей среды.

Еще более глубокое понимание планетной системы будет достигнуто с помощью Чрезвычайно большого телескопа ESO (ELT), который в настоящее время строится на Серро-Армасонес в чилийской пустыне Атакама. «ELT будет ключевым в этом исследовании, поскольку благодаря его гораздо более высокому разрешению мы сможем картировать систему с мельчайшими подробностями», - говорит соавтор Ричард Тиг, исследователь из Центра астрофизики Гарвард и Смитсоновского института, США. «В частности, с помощью средне-инфракрасного сканера ELT и спектрографа ELT (METIS) команда сможет наблюдать за движением газа вокруг PDS 70c, чтобы получить полное трехмерное изображение системы».

Исследование будет опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.