A csillagászoknak az ESO partnerségével működő Atacama Large Millime-ter/submillimeter Array (ALMA) mikrohullámú rádiótávcső-hálózat segítségével egyértelműen sikerült kimutatniuk egy anyagkorongot egy Naprendszeren túli bolygó körül. Ez a megfigyelés hozzásegítheti a kutatókat a fiatal csillagrendszerekben formálódó holdak és bolygók keletkezésének jobb megértéséhez.

„Munkánk eredményeként egyértelműen sikerült kimutatnunk egy olyan korongot, amelyben holdak keletkezhetnek" – kezdi Myriam Benisty, a francia Grenoble-i Egyetem és a Chilei Egyetem kutatója, az eredményeket részletező, Astrophysical Journal Letters szakfolyóiratban megjelenő tanulmány vezető szerzője. Az ALMA-val készített felvételeink rendkívüli felbontásának köszönhetően a bolygó körül világosan kirajzolódik a korongja. A korong átmérőjét most először meg is tudtuk mérni."

Az említett képződmény egy bolygó körüli korong, amely a PDS 70c jelű, egy tőlünk közel 400 fényévre található csillag körül keringő, Jupiterhez hasonló óriásbolygót öleli körül. A csillagászok korábban is gyanították már, hogy ennek a bolygónak egy „holdkeletkezési" anyagbefogási korongja lehet. Ám mivel akkor még nem tudták egyértelműen elkülöníteni a korongot a környezetétől, így nem lehettek biztosak annak létezésében – egészen mostanáig.

Benisty és munkatársai azt is kimutatták az ALMA méréseiből, hogy

a korong sugara nagyjából megegyezik a Nap–Föld-távolsággal, és elegendő anyag található benne akár három Holdhoz hasonló méretű kísérő kialakulásához is.

Az ALMA széles látószögű és közeli felvételei a holdkeletkezési korongrólForrás: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.

A felfedezés azonban nem csak a holdak keletkezésének jobb megértése szempontjából kulcsfontosságú. Az új megfigyelések azon bolygókeletkezési elméleteink alátámasztása miatt is rendkívül fontosak, amiket eddig nem tudtuk próbára tenni" – fejti ki Jaehan Bae, az Egyesült Államokbeli Carnegie Tudományos Kutatóintézet Föld- és Bolygókutató Laboratóriumának munkatársa, a tanulmány társszerzője.

Bolygók és holdak születése

A bolygók csillagok körüli porkorongokban keletkeznek. Növekedésük folyamán üreget vájnak a korongba a pályájuk mentén, és az így begyűjtött anyag révén gyarapodnak. Ezalatt a fiatal égitest saját bolygó körüli korongra is szert tehet. Ez az anyagbefogás szabályozása révén segíti a bolygó növekedését. Mindeközben a bolygót körülölelő korong gáz- és poranyagának nagyobb csomói folyamatos ütközések révén szintén növekedhetnek, ami végül holdak születéséhez vezethet. Ám a csillagászok még nem pontosan ismerik ezt a folyamatot. Röviden úgy fogalmazhatunk, hogy még nem világos, mikor hol és hogyan keletkeznek a bolygók és a holdak" – magyarázza Stefano Facchini, az ESO kutatója, aki szintén részt vett ebben a munkában.

A csillag és az anyagkorong közötti hézagban születő bolygók illusztrációjaForrás: NASA/JPL-Caltech

„Máig már több mint 4000 exobolygót találtunk, ám ezek mindegyike idősebb rendszerhez tartozik. A Jupiter–Szaturnusz pároshoz hasonló bolygókettős PDS 70b és PDS 70c az egyedüli ismert keletkezőben lévő exobolygók" – húzza alá Miriam Keppler, a németországi Max-Planck-Institut für Astronomie kutatója, szintén a tanulmány egyik társszerzője.

Ez a rendszer ezáltal különleges bepillantást nyújt a bolygó- és holdkeletkezés folyamatába" – teszi hozzá Facchini.

A rendszer két bolygóját, a PDS 70b-t és a PDS 70c-t először az ESO Nagyon Nagy Távcsövével (Very Large Telescope – VLT) figyelték meg, sorrendben 2018-ban és 2019-ben. Különlegességük miatt azóta számos másik távcsővel és műszerrel is lencsevégre kapták őket a csillagászok.

Ez a színes felvétel a középen látható halovány narancsszínű PDS 70 törpecsillag tágabb környezetét mutatja. A fényes kék csillag az ábra jobb oldalán a χ CentauriForrás: ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

Tolvaj testvér

A legfrissebb nagy felbontású ALMA észlelések révén a kutatók további részleteket tudhatnak meg erről a rendszerről.

A PDS 70c bolygó körüli anyagbefogási korong létezésének megerősítésén, valamint méretének és tömegének megmérésén túl a csillagászok megállapították azt is, hogy

a PDS 70b körül nem figyelhető meg hasonló korong, ami annak jele lehet, hogy a bolygók keletkezése során a PDS 70c elszívta testvére elől a poranyagot.

A bolygórendszert még alaposabban tanulmányozhatják majd a szakemberek az ESO-nak a chilei Atacama-sivatagban már épülőben lévő Rendkívül Nagy Távcsövével (Extremely Large Telescope – ELT). „Az ELT kulcsfontosságú lesz ebben a kutatási programban, hiszen sokkal nagyobb felbontása révén még részletesebben fel tudjuk majd térképezni a bolygórendszert" – vetíti előre Richard Teague, a Harvard & Smithsonian Intézet Asztrofizikai Kutatóközpontjának munkatársa, szintén a tanulmányt közlő kutatócsoport tagja.

Az ELT Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS) nevű műszerével a kutatócsoport meg tudja majd figyelni a gáz PDS 70c körüli mozgását, és így teljes háromdimenziós képet kaphatnak majd a bolygórendszerről.