Перше зображення планети, відкритої на етапі її формування в газопиловому диску навколо молодої зорі, отримано з допомогою приладу SPHERE, що працює на Дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії. Молода планета прокладає шлях крізь первинний диск газу та пилу навколо дуже молодої зорі PDS 70. Дані свідчать — в атмосфері планети є хмари.
Астрономи, серед яких головною є група науковців з Інституту астрономії імені Макса Планка в Гайдельберзі (Німеччина), отримали разючий знімок планети біля молодої карликової зорі PDS 70. Використавши прилад SPHERE (the Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch instrument, Інструмент для спектрополяриметричних висококонтрастних пошуків екзопланет) на Дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії — один з найпотужніших нині приладів для «полювання» на планети біля зір — міжнародна команда дослідників уперше надійно виявила нещодавно сформовану планету під назвою PDS 70b, що прокладає шлях крізь речовину для утворення планет навколо молодої зорі [1].
Інструмент SPHERE також уможливив науковцям виміряти яскравість планети на різних довжинах хвилі, що дозволило з’ясувати властивості її атмосфери.
Цей дивовижний образ від інструмента SPHERE на Дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії є першим чітким зображенням планети, побаченої в момент її формування навколо карликової зорі PDS 70. Планету помітно чітко — її видно як яскраву пляму праворуч від центра зображення, затемненого коронографом, маскою, яку використовують для блокування сліпучого світла центральної зорі. Фото з сайту www.eso.org.
Нові спостереження дозволили помітити планету дуже чітко — її видно як яскраву точку праворуч від чорного центра зображення. Вона лежить на відстані майже три мільярди кілометрів від зорі, що приблизно відповідає відстані між Ураном і Сонцем. Аналіз показує, що PDS 70b — це гігантська масивна планета, яка в кілька разів перевищує масу Юпітера. Її поверхня має температуру близько 1000°С, тобто вона набагато гарячіша, ніж будь-яка планета в Сонячній системі.
Темна ділянка в центрі зображення утворена коронографом — маскою, що блокує сліпуче світло центральної зорі й дозволяє астрономам виявляти її значно менший диск та планету. Без цієї маски слабке світло від планети буде повністю затьмарене сильним випромінюванням PDS 70.
«З цих дисків навколо молодих зір формуються планети, але досі лише декілька спостережень виявили в них натяки на молоді планети», — пояснив Міріам Кепплер (Miriam Keppler), який очолює наукову групу після виявлення планети, що все ще формується біля PDS 70. «Проблема полягає в тому, що до цього часу більшість із цих кандидатів у планети були лише незначними ознаками в диску».
Виявлення молодого супутника зорі PDS 70 — цікавий науковий результат, який спонукав до подальшого дослідження. Друга група, до якої увійшло багато астрономів, які були в складі групи, що відкрила PDS 70b, зокрема й Кепплер, в останні місяці докладно вивчили планету. Вони не тільки отримали дуже чітке її зображення, але навіть змогли отримати спектр планети. Аналіз цього спектру показав, що її атмосфера містить хмари.
Планета-супутник PDS 70 виник у перехідному диску — протопланетному диску з гігантською «дірою» в центрі. Про ці внутрішні прогалини відомо приблизно десять років, і було припущено, що вони створені внаслідок взаємодії диск-планета. Тепер ми можемо побачити планету вперше.
«Результати Кепплера відкривають нам новий погляд на складні й погано зрозумілі ранні етапи планетної еволюції», — сказав Андре Мюллер (André Müller), лідер другої групи науковців, яка досліджує молоду планету. «Нам треба було побачити планету в диску молодої зорі, щоб зрозуміти процеси її формування». Визначивши атмосферні та фізичні властивості планети, астрономи зможуть перевірити теоретичні моделі формування цих об’єктів.
Цей погляд на закрите пилом народження планети став можливим лише завдяки дивовижним технологічним можливостям інструменту SPHERE Європейської південної обсерваторії, що дозволяє досліджувати екзопланети та диски навколо ближніх зір, використовуючи техніку, відому як висококонтрастне зображення — мисливська майстерність. Навіть при блокуванні коронографом світла від зорі, SPHERE все-таки має використовувати розумно розроблені стратегії спостереження та технології обробки даних, щоб відфільтрувати сигнал слабких планет навколо яскравих молодих зір [2] в широкому діапазоні довжин хвиль та часу.
Томас Геннінґ (Thomas Henning), директор Інституту астрономії імені Макса Планка та лідер групи, підсумовує науковий результат: «Після понад десятиріччя надзвичайних зусиль, спрямованих на побудову цієї високотехнологічної машини, тепер SPHERE дає нам змогу «збирати врожай» і відкривати молоді планети!»
Примітки
[1] Диск, зображення та спектр планети отримано під час виконання двох дослідницьких програм під назвою SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets) та DISK (sphere survey for circumstellar DISK — огляд небесної сфери для виявлення навколозоряних дисків). SHINE отримує зображення 600 молодих сусідніх зір у ближньому інфрачервоному діапазоні, використовуючи високу контрастність та високе кутове розділення SPHERE, щоб виявити та охарактеризувати нові екзопланети та планетні системи. DISK досліджує відомі, молоді планетні системи та їхні навколозоряні диски для вивчення початкових умов формування планет та еволюції планетних структур.
[2] Щоб отримати слабкий сигнал планети поряд з яскравою зорею, астрономи застосовують складний метод, який використовує обертання Землі. В цьому режимі спостереження, SPHERE постійно реєструє зображення зорі протягом декількох годин, зберігаючи інструмент настільки стійким, наскільки це можливо. Внаслідок цього планета явно повільно обертається, змінюючи своє положення на зображенні щодо зоряного ореолу. Потім з допомогою складних математичних алгоритмів окремі зображення об’єднують таким чином, що всі частини зображення, які не рухалися під час спостереження, наприклад, сигнал від зорі, фільтрують, тобто відкидають. Так залишають лише ті, які явно рухалися — це дозволяє побачити планету.
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
