Благодаря наблюдениям, сделанным космическим телескопом «Джеймс Уэбб», ученые провели подробный анализ процесса образования экзопланет вокруг молодой звезды PDS 70, находящейся на расстоянии приблизительно 370 световых лет от Земли в созвездии Центавра. Звездная система PDS 70, возраст которой составляет около 5 миллионов лет, уже некоторое время находится в поле зрения исследователей из-за наличия обширного протопланетного диска, в котором были обнаружены две экзопланеты, находящиеся в стадии формирования: PDS 70 b и PDS 70 c.
Уникальной чертой этой системы является центральная полость в околозвездном диске, указывающая на активный процесс формирования планет. Ранее наблюдения, выполненные с использованием оптических и радиотелескопов, включая радиотелескоп ALMA и VLT, не позволили получить столь подробные данные о распределении газа и пыли, а также об отношениях между звездой и формирующимися экзопланетами.
Благодаря прибору NIRISS (Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph) телескопа «Уэбб», команда ученых во главе с Дори Блейкли, аспирантом Университета Виктории, использовала новаторскую интерферометрическую методику Aperture Masking Interferometry (AMI). Этот подход позволил получить изображения с высоким разрешением, подавляя яркость центральной звезды и облегчая наблюдение за ключевыми особенностями диска и процесса формирования планет.
Благодаря новым наблюдениям с высоким разрешением, сделанным телескопом «Уэбба»
Ключевым достижением данного исследования является возможность телескопа «Джеймс Уэбб» проводить наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне с ранее недостижимым разрешением. Для получения более четких изображений окружающих объектов и устранения помех от яркого излучения центральной звезды, исследователи использовали NIRISS в режиме AMI, применяя специальную систему маскировки.
Этот метод особенно полезен для исследования протопланетных дисков и формирующихся планет, так как позволяет подробно анализировать даже незначительные структуры и динамические процессы, протекающие во внутренней области системы PDS 70. Наблюдения выявили скопления пыли и газа, которые, вероятно, являются материалами, объединяющимися для формирования новых планет.
Спектроскопия в ближней инфракрасной области позволила установить химический состав диска и выявить характерные спектральные сигнатуры, связанные с ключевыми молекулами, включая угарный газ (CO), водяной пар и сложные углеводороды. Обнаружение этих соединений указывает на то, что формирующиеся экзопланеты поглощают летучие вещества, что имеет решающее значение для изучения разнообразия атмосфер газовых гигантов и каменистых планет.
Снимки, сделанные телескопом «Уэбб», зафиксировали аккреционный диск вокруг PDS 70 c, что свидетельствует о том, что планета продолжает увеличивать свою массу, поглощая вещество из окружающего ее диска. Этот результат имеет большое значение, поскольку он предоставляет непосредственное подтверждение аккреции планет в процессе формирования — явления, существование которого ранее было лишь предположительным для многих молодых звездных систем.
Формирование экзопланет вокруг звезды PDS 70
Наблюдения показали еще один важный аспект, касающийся структуры околозвездного диска PDS 70. Обнаружение крупной центральной пустоты указывает на то, что гравитационное воздействие двух планет оказало значительное влияние на распределение вещества в диске.
Взаимодействие диска и планеты, известное также как диск-планетное взаимодействие, играет ключевую роль в формировании и развитии планетных систем.
По результатам теоретического моделирования установлено, что массивная планета, формирующаяся в протопланетном диске, способна создавать в нём проломы благодаря собственной гравитации. Подобное явление зафиксировано в системе PDS 70: центральная область, лишенная вещества, скорее всего, возникла в результате влияния планет PDS 70 b и c, которые, увеличивая свою массу, удаляют материал из диска.
Наличие спиральных структур и газовых потоков внутри диска представляет особый интерес, поскольку это может свидетельствовать о наличии других формирующихся объектов, таких как спутники или малые планеты.
Последствия для формирования планет
Анализ данных свидетельствует о наличии околопланетного вещества вокруг PDS 70 c, которое потенциально может привести к появлению экзопланетного спутника. Подтверждение этого факта станет значительным прогрессом в исследовании условий, необходимых для формирования естественных спутников.
Изучение PDS 70 имеет важное значение для углубления наших знаний о формировании планет. Учитывая, что Солнечная система возникла в аналогичных средах, анализ молодых планетных систем, таких как PDS 70, позволяет проверить существующие теории о рождении планет и определить факторы, способствующие развитию систем, напоминающих нашу.
Телескоп «Уэбб», обладающий уникальными возможностями для наблюдений, продолжит играть ключевую роль в этих исследованиях, предоставляя всё более детальную информацию о формировании и эволюции планет в первые миллионы лет существования звездной системы.
Ознакомиться с исследованием, опубликованным в журнале The Astronomical Journal, можно .