בעת חיפוש אחר כוכבי לכת חוץ-סולאריים, האסטרונומים לרוב מסתמכים על מספר טכניקות עקיפות. מבין אלה, שיטת הטרנזיט (aka. Transit Photometry) ושיטת המהירות הרדיאלית (aka. Doppler Spectroscopy) הם שני היעילים והאמינים ביותר (במיוחד כאשר משתמשים בהם בשילוב). לרוע המזל, דימויים ישירים הם נדירים מכיוון שקשה מאוד להבחין באקסופלנט קלוש בין בוהק הכוכב המארח.
עם זאת, שיפורים באינטרפרומטרים רדיו והדימות כמעט אינפרא אדום אפשרו לאסטרונומים לצלם דיסקים פרוטופלאנריים ולהסיק את מסלוליהם של אקסופלאנטים. בשיטה זו, צוות בינלאומי של אסטרונומים תפס לאחרונה תמונות של מערכת פלנטארית חדשה שנוצרה. על ידי חקר הפערים והמבנים הדמויים הטבעתיים של מערכת זו הצליח הצוות להעלות על הדעת את הגודל האפשרי של אקסופלאנט.
המחקר, שכותרתו "טבעות ופערים בדיסק סביב אליאס 24 שנחשף על ידי ALMA", הופיע לאחרונה ב- הודעות חודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה. את הצוות הוביל ג'ובאני דיפיררו, אסטרופיזיקאי מאוניברסיטת לסטר, וכלל חברים מהמרכז הארוורוצי-סמיתסוניאן לאסטרופיזיקה (CfA), מצפה הכוכבים ALMA, המצפה הלאומי לאסטרונומיה של הרדיו, מכון מקס-פלאנק לאסטרונומיה, ומספר אוניברסיטאות ומכוני מחקר.
בעבר זוהו טבעות של אבק במערכות פרוטופלאנריות רבות, ומקורן ויחסם להיווצרות פלנטרית הם נושא לוויכוח רב. מצד אחד, הם עשויים להיות תוצאה של אבק שנערם באזורים מסוימים, של יציבות כבידה, או אפילו וריאציות בתכונות האופטיות של האבק. לחילופין הם יכולים להיות תוצאה של כוכבי לכת שכבר התפתחו, הגורמים לאבק להתפוגג ככל שהם עוברים דרכו.
כפי שהסבירו דיפיררו ועמיתיו במחקרם:
"התרחיש האלטרנטיבי קורא דיסקים פעילים באופן דינמי, שבהם כוכבי לכת כבר נוצרו או נמצאים בפועל. כוכב לכת משובץ ילהיב גלי צפיפות בדיסק שמסביב, ואז יפקידו את המומנטום הזוויתי שלהם כשהם מתפוגגים. אם הכוכב מספיק מסיבי, חילופי המומנטום הזוויתי בין הגלים שיצר הכוכב לדיסק מביא להיווצרות פערים מרובים או מרובים, שתכונותיהם המורפולוגיות קשורות קשר הדוק לתנאי הדיסק המקומי ולתכונות הכוכב. "
לצורך המחקר, הצוות השתמש בנתונים מהתצפיות של מחזור 2 של אטקמה גדול מילימטר / תת מילימטר (ALMA) מחזור 2 - שהחלו ביוני 2014. בכך הם הצליחו לדמיין את האבק סביב אליאס 24 עם רזולוציה של בערך 28 AU (כלומר פי 28 מהמרחק בין כדור הארץ לשמש). מה שהם מצאו היה עדות לפערים וטבעות שיכולים להוות אינדיקציה לכוכב לכת.
מכאן הם בנו מודל של המערכת שלקח בחשבון את המסה והמיקום של כוכב הלכת הפוטנציאלי הזה וכיצד התפלגות וצפיפות האבק יגרמו לו להתפתח. כפי שהם מצביעים במחקר שלהם, המודל שלהם משחזר את התצפיות על טבעת האבק די טוב, וניבא את נוכחותו של ענק גז דמויי צדק בתוך ארבעים וארבעה אלף שנה:
"אנו מגלים שפליטת האבק על גבי הדיסק תואמת את נוכחותו של כוכב לכת משובץ עם מסה של? 0.7? Mג ברדיוס מסלולי של? 60? Au… מפת בהירות פני השטח של מודל הדיסק שלנו מספקת התאמה סבירה למבנים הדמויי הפער והטבעת שנצפו באליאס 24, עם אי התאמה ממוצעת של? 5? אחוז מהשטפים שנצפו סביב אזור הפער. "
תוצאות אלה מחזקות את המסקנה כי הפערים והטבעות שנצפו במגוון רחב של דיסקים צעירים כוכביים מעידים על נוכחותם של כוכבי לכת מקיפים. כפי שציין הצוות, זה עולה בקנה אחד עם תצפיות אחרות על הדיסקים הפרוט-פלנריים, ויכול לעזור לשפוך אור על תהליך היווצרות כוכב לכת.
"התמונה העולה מהרזולוציה הגבוהה האחרונה והתצפיות הרגישות הגבוהה לדיסקים פרוט-פלנטריים היא שתמונות פער ותכונות טבעתיות נפוצות במגוון גדול של דיסקים עם המונים וגילאים שונים," הם מסיקים. "תמונות ALMA חדשות בעלות רזולוציה גבוהה ונאמנות גבוהה של פליטה תרמית של אבק וקווי CO ונתוני פיזור איכותיים יעזרו למצוא עדויות נוספות למנגנונים שמאחורי היווצרותם."
אחד האתגרים הקשים ביותר כשמדובר בחקר התפתחותם והתפתחותם של כוכבי לכת הוא העובדה שאסטרונומים לא הצליחו באופן מסורתי לראות את התהליכים בפעולה. אך בזכות השיפורים במכשירים והיכולת ללמוד מערכות כוכבים חוץ-סולאריים, האסטרונומים הצליחו לראות את המערכת בנקודות שונות בתהליך ההיווצרות.
זה בתורו עוזר לנו לחדד את התיאוריות שלנו בנוגע למערכת השמש, ויכול להיות שיום אחד יאפשר לנו לחזות בדיוק אילו מערכות יכולות להיווצר במערכות כוכבים צעירות.
