Naukowcy potwierdzają istnienie HD 169142 b, trzeciej potwierdzonej dotąd planety

Międzynarodowy zespół naukowców z Uniwersytetu w Liège (Belgia) i Uniwersytetu Monash (Australia) właśnie opublikował wyniki analizy danych z instrumentu Sphere Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), które potwierdzają istnienie nowej protoplanety. Wynik ten jest możliwy dzięki zaawansowanym narzędziom do przetwarzania obrazu opracowanym przez firmę PSILab z Uniwersytetu w Liège.

Badanie zostało opublikowane w Miesięczne zawiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego: listy.

Planety powstają z skupisk materii w dyskach otaczających nowonarodzone gwiazdy. Kiedy planeta jest jeszcze w trakcie formowania się, czyli gdy wciąż zbiera materię, nazywana jest protoplanetą. Do tej pory tylko dwie protoplanety zostały jednoznacznie zidentyfikowane jako takie, PDS 70 b i c, obie krążące wokół gwiazdy PDS 70. Liczba ta została teraz zwiększona do trzech, wraz z odkryciem i potwierdzeniem protoplanety w dysku gazu i pyłu otaczającą HD 169142, gwiazdę oddaloną o 374 lata świetlne od naszego Układu Słonecznego.

„Wykorzystaliśmy obserwacje z instrumentu Sphere Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego, uzyskane na gwieździe HD 169142, którą obserwowano kilka razy w latach 2015-2019” – wyjaśnia Ian Hammond, naukowiec z Monash University. Australia), który studiował na ULiège w ramach swojej pracy doktorskiej.

„Ponieważ spodziewamy się, że formujące się planety będą gorące, teleskop wykonał zdjęcia HD 169142 w podczerwieni w celu wyszukania sygnatury cieplnej jej powstawania. Korzystając z tych danych, byliśmy w stanie potwierdzić istnienie planety HD 169142 b, około 37 AU (37 jednostek astronomicznych, czyli 37 razy więcej niż odległość Ziemi od Słońca) niż jej gwiazda – trochę dalej niż orbita Neptuna”.

W 2019 roku zespół naukowców kierowany przez R. Grattona postawił wcześniej hipotezę, że zwarte źródło widoczne na ich zdjęciach może śledzić protoplanetę. Nowe badanie potwierdza tę hipotezę, ponownie analizując dane wykorzystane w ich badaniu, a także uwzględniając nowe, lepszej jakości obserwacje.

Różne obrazy, uzyskane za pomocą instrumentu SPHERE na VLT w latach 2015-2019, ujawniają zwarte źródło poruszające się w czasie, zgodnie z oczekiwaniami dla planety krążącej w odległości 37 jednostek astronomicznych od swojej gwiazdy. Wszystkie zbiory danych uzyskane za pomocą instrumentu SPHERE zostały przeanalizowane za pomocą najnowszych narzędzi do przetwarzania obrazu opracowanych przez zespół PSILab z Uniwersytetu w Liège.

„Ostatni zestaw danych uwzględnionych w naszym badaniu, uzyskany w 2019 r., jest niezbędny do potwierdzenia ruchu planety” – wyjaśnia Valentin Christians, badacz z PSILab z Uniwersytetu w Liège. Ten zbiór danych nie został jeszcze opublikowany.

Nowe obrazy potwierdzają również, że planeta musiała wytrawić pierścieniową dziurę w dysku – zgodnie z przewidywaniami modeli. Luka ta jest wyraźnie widoczna w obserwacjach spolaryzowanego światła dysku. „W podczerwieni możemy również zobaczyć ramię spiralne w dysku, wyzwolone przez planetę i widoczne po jej przebudzeniu, co wskazuje, że inne dyski protoplanetarne ze spiralami mogą również zawierać niewykryte planety” – mówi Hammond.

Obrazy światła spolaryzowanego, a także widmo w podczerwieni zmierzone przez zespół badawczy wskazują, że planeta jest pochowana w dużej ilości pyłu, który nagromadził się z dysku protoplanetarnego. Ten pył może mieć postać dysku wokół planety, małego dysku, który tworzy się wokół samej planety, który z kolei może tworzyć księżyce. To ważne odkrycie pokazuje, że wykrywanie planet za pomocą bezpośredniego obrazowania jest możliwe nawet na bardzo wczesnym etapie ich powstawania.

„W ciągu ostatnich 10 lat pojawiło się wiele fałszywych alarmów wśród planetarnych odkryć”, mówi Valentine Christians. „Oprócz protoplanet PDS 70 status innych kandydatów jest nadal przedmiotem gorących dyskusji w społeczności naukowej. HD 169142 b wydaje się mieć inne właściwości niż protoplanety PDS 70, co jest bardzo interesujące. Wydaje się, że uchwyciliśmy je w A mniejszy etap jego formowania się i rozwoju, ponieważ wciąż jest całkowicie zakopany lub otoczony dużą ilością pyłu”.

Biorąc pod uwagę bardzo małą jak dotąd potwierdzoną liczbę formowania się planet, wykrycie i śledzenie tego źródła powinno dać nam lepsze zrozumienie, w jaki sposób powstają planety, zwłaszcza planety-olbrzymy, takie jak Jowisz.

Dalszą charakterystykę protoplanetarną i niezależne potwierdzenie można uzyskać poprzez przyszłe obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST). Wysoka czułość JWST na światło podczerwone powinna pozwolić naukowcom wykryć emisję ciepła z gorącego pyłu wokół planety.