אסטרונומים גילו, לראשונה, ירחים הנוצרים בדיסק הפסולת סביב אקסופלנט גדול. אסטרונומים חשדו במשך זמן רב שכך כוכבי לכת גדולים יותר - כמו יופיטר במערכת השמש שלנו - משיגים את ירחיהם. הכל קורה סביב כוכב צעיר מאוד בשם PDS 70, מרחק של כ -370 שנות אור בקבוצת הכוכבים קנטאורוס.
"לראשונה אנו יכולים לראות באופן חד משמעי את הסימנים המעידים על דיסק דיסקומנטרי ..."
אנדראה איזלה, סופרת ראשית, אוניברסיטת רייס
התיאוריה המקובלת כיצד צורת כוכבי הלכת נקראת ההשערה הערפילית. הכל מתחיל ביצירת כוכב בענן גז עצום המכונה ענן מולקולרי ענק (GMC). ככל שהכוכב נוצר, הענן מעוצב לכדי דיסק ושטוח מסתובב של גז ואבק המכונה דיסק פרוט-פלנטרי, או דיסק מעגלי. החומר מתחיל להתגבש לגושים בדיסק זה, והגושים האלה הופכים לכוכבי לכת.
אם המסה של כוכב לכת שמתגבש בדיסק גדלה יותר מכ -10 המוני כדור הארץ, קורה משהו אחר. בגלל המסה שלו, כוכב הלכת הזה פותח פער בדיסק הפרוט-פלנטרי. כאשר חומר עובר דרך אותו פער, הוא יכול להתקרב מספיק לכוכב הלכת שכוח הכבידה שולט בכובד הכוכב המארח. חומר זה נלכד אז בדיסק circumplanetary (CPD) המסתובב סביב כדור הארץ, כמו דיסק בתוך דיסק.
חלק גדול מהחומר שנמצא בתוך דיסק דיסקומנטרי מצטבר לכוכב הלכת המעצב. אבל לא את כל זה. אותם כוחות שיצרו כוכבי לכת מתוך הדיסק הגלקסי עוברים לעבודה. הם יכולים ליצור ירחים מהחומר המסתובב בדיסק סביב כדור הארץ.
עכשיו צוות אסטרונומים הבחין בדיסק המעגלי הזה, וירחים שמתגבשים בו לראשונה.
הסופרת הראשית של המחקר המתווה ממצאים אלה היא אנדראה איזלה, אסטרונומית מאוניברסיטת רייס ביוסטון, טקסס. הממצאים פורסמו במכתבי כתב העת Astrophysical Journal, וכותרתו "איתור פליטת תת-מילימטר רציפה הקשורה לפרוטופלנטים של מועמדים."
"כוכבי לכת נוצרים מתוך דיסקים של גז ואבק סביב כוכבים חדשים שנוצרו, ואם כוכב לכת גדול מספיק, הוא יכול ליצור דיסק משלו כאשר הוא אוסף חומר במסלולו סביב הכוכב," אמרה איסלה. "יופיטר וירחו הם מערכת פלנטרית קטנה במערכת השמש שלנו, למשל, והיא האמינה שהירחים של יופיטר נוצרו מהדיסק המעגלי כשיופיטר היה צעיר מאוד."
הכל קורה סביב הכוכב PDS 70. הכוכב הזה היה בחדשות לפני כשנה כאשר אסטרונומים תפסו את הדימוי הראשון אי פעם של כוכב לכת שהוקם לאחרונה בדיסק כוכבי. כוכב לכת זה נקרא PDS 70b. גילוי זה היה בשורה גדולה באותה תקופה, מסיבה טובה.
PDS 70b אינו הכוכב היחיד המקיף את הכוכב. יש פלנטה אחרת, PDS 70c, גם היא במסלול, ושניהם ענקי הגז. שני כוכבי הלכת הללו התגלו על ידי הטלסקופ הגדול ביותר של מצפה הכוכבים האירופי (ESO) הגדול (VLT) באופטיקה ואינפרא אדום. הזוהר החם של המימן המצטבר לזוג כוכבי הלכת הוא זה שהסגיר אותם.
הצוות שילב את תצפיות ה- VLT עם תצפיות רדיו חדשות ממערך אטקמה גדול מילימטר / תת-מילימטר (ALMA.) התוצאה היא עדות משכנעת לדיסק פרוט-פלנטרי סביב הכוכב החיצוני ביותר, PDS 70c.
"לראשונה אנו יכולים לראות באופן חד משמעי את הסימנים המעידים על דיסק דיסקומנטרי, המסייע לתמוך ברבים מהתיאוריות הנוכחיות של היווצרות כדור הארץ," אמרה אנדראה איסלה, סופרת ראשית.
"על ידי השוואה בין התצפיות שלנו לתמונות אינפרא אדום ואופטיות ברזולוציה גבוהה, אנו יכולים לראות בבירור כי ריכוז חידתי אחר של חלקיקי אבק זעירים הוא למעשה דיסק אבק שכוכב על פני כוכב לכת, התכונה הראשונה שכזאת שנצפתה סופית," אמר. לטענת החוקרים, זו גם הפעם הראשונה שכוכב לכת נראים בבירור בשלוש רצועות האור הנבדלות הללו.
שאלה אחת נענתה, שאלה אחרת שנשאלה
PDS 70b ו- c מציגים מאפיינים שונים, והצוות שעומד מאחורי המחקר הזה לא ברור בדיוק מה המשמעות של כל זה.
"מה זה ומה המשמעות של המערכת הפלנטרית הזו עדיין לא ידוע."
אנדראה איזלה, סופרת ראשית, אוניברסיטת רייס
PDS 70c, הכוכב החיצוני ביותר של הצמד, רחוק מכוכבו כמו שנפטון הוא מהשמש. הוא נמצא באותו מקום בדיוק כמו קשר אבק ברור בנתוני ALMA. מכיוון שכוכב לכת זה מאיר בצורה כה כהה בלהקות האור האינפרא אדום והמימן, האסטרונומים יכולים לומר באופן משכנע שכוכב לכת שנוצר במלואו כבר נמצא שם במסלול. להקות האינפרא אדום והמימן הבהירות מראות שהגז הסמוך עדיין מסתתר על פני כדור הארץ ומסיים את התפרצות הגידול המתבגרת שלו.
אסטרונומים מעריכים כי ה- PDS 70c הוא בערך פי 10 עד למסה של צדק. "אם הכוכב נמצא בקצה הגדול יותר של הערכה זו, יתכן מאוד שיהיו בו ירחים בגודל כוכב לכת," ציין איסלה.
אבל ל- PDS 70b יש עוד משהו שקורה. לכוכבי הלכת ההוא, הנמצאים בערך באותו הכוכב מכפי שאורנוס נמצא מהשמש, מסתתרת מאחוריו מסתם של אבק כמו זנב. והאסטרונומים לא בטוחים איך זה משתלב.
"מה זה ומה המשמעות של המערכת הפלנטרית הזו עדיין לא ידוע", אמרה איסלה. "הדבר היחידי היחיד שאנו יכולים לומר הוא שהוא מספיק רחוק מכוכב הלכת כדי להיות תכונה עצמאית."
האסטרונומים די בטוחים כי התהליך שהם יכולים לראות בביצוע סביב PDS 70c הוא אותו תהליך שפעל ליצירת ירחי צדק. עם זאת ראוי לציין שענקית הגז הנוספת של מערכת השמש שלנו נבדלת מזו של צדק. הירחים של שבתאי נוצרו ככל הנראה כתוצאה מדיסק מעגלי פלנטרי, אך הטבעות הקפואות שלו נוצרו ככל הנראה על ידי שביטים וגופות סלעיות אחרות המתנפצות זו לזו.
מערכות אקזו-פלנטריות אלה קשות לצפייה באור אופטי ואינפרא אדום. האנרגיה מהכוכב באזורים מסוימים של הספקטרום מטביעה את האור מכוכבי הלכת. אבל לא עבור ALMA.
ALMA מתמקדת בגלי רדיו, וכוכבים פולטים רק גלי רדיו בצורה חלשה. הצוות אומר שהם יכולים להמשיך ולצפות במערכת PDS 70 עם ALMA לצפייה בזמן שהיא משתנה ומתפתחת.
"המשמעות היא שנוכל לחזור למערכת זו בפרקי זמן שונים ובקלות יותר למפות את מסלול כוכבי הלכת ואת ריכוז האבק במערכת," סיכמה איסלה. "זה ייתן לנו תובנות ייחודיות לגבי התכונות האורביטאליות של מערכות סולאריות בשלבי ההתפתחות הראשונים שלהן."
גילוי הדיסק המעגלי הזה והירחים הסבירים שמתגבשים בו מעניינים בפני עצמם, אך הדרך בה הצוות מצא את הדיסק מבטיח גם לעתיד. בעוד שנמצאו אחרים, מחקר זה הוא המשכנע ביותר.
"יש קומץ כוכבי לכת המועמדים שהתגלו בדיסקים, אבל זה תחום חדש מאוד וכולם עדיין מתלבטים", אמרה איסלה. "(PDS 70 ב ו PDS 70 ג) הם מהחשובים ביותר מכיוון שהיו תצפיות עצמאיות עם מכשירים וטכניקות שונות."
בסיכום עבודתם, החוקרים אומרים כי "אנו טוענים כי תצפיות אופטימליות, NIR ו (תת) מילימטרים משלימים מאוד מכיוון שהם בודקים היבטים מגוונים של תהליכי ההקרבה של כדור הארץ ומושפעים מטעויות שיטתיות שונות." הם גם מציינים כי ALMA לבדה לא יכולה לבצע את העבודה. על ידי שילוב התצפיות השונות הם פתחו את האקסופלאנטים האלה ואת הדיסק שלהם למחקר מפורט יותר.
מתוך המחקר: "מכיוון ש- ALMA וטלסקופים אופטיים קיימים מגיעים ליכולות ההדמיה המלאות שלהם, תצפיות עתידיות על דיסקים קרומסטלריים סמוכים המאופיינים בחללים ובפערים כמו אלה שנצפו ב- PDS 70 עשויים לחשוף כוכבי לכת נוספים שנולדו באינטראקציה עם דיסק הלידה שלהם. תצפיות מסוג זה הינן בסיסיות לחקירת התהליכים האחראיים להיווצרות מערכות פלנטאריות. "
מקורות:
- הודעה לעיתונות: דיסק circumplanetary כוכבי "נוצר ירח" שהתגלה במערכת הכוכבים הרחוקה
- הודעה לעיתונות: דיסק היוצר ירח שהתגלה סביב כדור הארץ הרחוק
- נייר מחקר: איתור פליטת תת-מילימטר רצף הקשורה לפרוטופלנטים של מועמדים
