_ Astronomii imaginează direct a Planetă de mărimea lui Jupiter, care orbitează în jurul unei stele asemănătoare soarelui

Conform celei mai larg acceptate teorii, sistemele planetare se formează din nori mari de praf și gaz care formează discuri în jurul stelelor tinere. De-a lungul timpului, aceste discuri se acumulează pentru a crea planete de diferite dimensiuni, compoziție și distanță față de steaua lor părinte. În ultimele câteva decenii, observațiile la lungimile de undă medii și infraroșu îndepărtat au condus la descoperirea de discuri de resturi în jurul stelelor tinere (mai puțin de 100 de milioane de ani). Acest lucru a permis astronomilor să studieze sistemele planetare în istoria lor timpurie, oferind o nouă perspectivă asupra modului în care sistemele se formează și evoluează.

Aceasta include consorțiul SpHere INfrared survey for Exoplanets (SHINE), o echipă internațională de astronomi dedicată studiind sistemele stelare în formare. Folosind Very Large Telescope (VLT) al ESO, colaborarea SHINE a observat și caracterizat recent discul de resturi al unei stele din apropiere (HD 114082) în lungimi de undă vizibile și infraroșii. În combinație cu datele provenite de la satelitul spațial exoplanetă în tranziție (TESS) al NASA, au reușit să imagineze direct un gigant gazos de multe ori mai mare decât Jupiter (un „super-Jupiter”) încorporat în disc.

The SHINE. Echipa a fost condusă de Dr. Natalia Engler de la Institutul pentru Fizica Particulelor și Astrofizică (IPA) de la ETH Zurich. I s-au alăturat astronomii de la Observatorul European de Sud (ESO), de la Institutul de Știință al Telescopului Spațial (STScI), de la Institutul Max-Planck pentru Astronomie, de la Institutul de Astronomie și Astrofizică Academia Sinica și de mai multe observatoare și universități. Lucrarea care descrie descoperirile lor este programată să apară în jurnalul Astronomy & Astrophysics și este disponibilă în prezent pe serverul arXiv preprint.

Așa cum afirmă în lucrarea lor, echipa s-a bazat pe Spectro-Polarimetric High-contrast Instrument Exoplanet REsearch (SPHERE) de pe VLT pentru a prelua imagini optice și aproape IR ale HD 114082, o stea de tip F (o pitică galben-albă) situată în asociația Scorpius-Centaurus - un cluster stelar situat la aproximativ 310 de ani lumină. de pe Pământ. La fel ca cele 500 de stele cercetate de echipa SHINE, HD 114082 este o stea tânără înconjurată de un disc de resturi protoplanetare (din care se formează planetele). Observațiile acestor discuri din ultimele decenii au arătat că sunt parte integrantă a sistemelor planetare:

Așa cum dr. Engler a spus Universe Today prin e-mail, aceste studii datează din 1983 și descoperirea primului disc din jur. Vega. De atunci, zeci de sondaje au fost efectuate în lungimi de undă în infraroșu și lumină împrăștiată folosind telescoape spațiale precum Observatorul Spațial Herschel și venerabilul Hubble și telescoape de la sol precum Atacama Large Millimeter-submillimeter Array (ALMA), Gemini Planet Imager. (GMI) și SPHERE/VLT. După cum a explicat ea:

„Aceste studii au oferit informații valoroase despre formarea și evoluția sistemelor planetare, deoarece planetele sunt formate din materialul de praf, rezidă în și interacționează cu acesta. Discuri tinere de resturi (în primele sute de milioane ani) urmăresc procesele de formare a planetelor terestre și, astfel, studierea lor ne ajută să înțelegem interacțiunea dinamică și evoluția planetelor terestre, în special Pământul, în sistemul solar tânăr.”

Folosind Sphere, Engler iar echipa ei a observat HD 114082 în infraroșu optic și aproape folosind tehnicile de imagistică diferențială unghiulară (ADI) și imagistica diferenţială polarimetrică (PDI). Primul constă în obținerea de imagini cu contrast ridicat de la un telescop altitudine-azimut în timp ce rotatorul instrumentului este oprit, permițând instrumentului și optica telescopului să rămână aliniate și câmpului vizual să se rotească în raport cu instrumentul. Acesta din urmă implică combinarea diferitelor polarizări incidente ale luminii și măsurarea componentelor specifice de polarizare transmise sau împrăștiate de obiect.

Ambele tehnici au fost utilizate pe scară largă în studiul discurilor de resturi circumstelare și (conform lui Engler) au dezvăluit câteva lucruri interesante despre HD 114082:

„Imaginile noastre au dezvăluit o centură planetezimală strălucitoare la la o distanta de 35 UA de steaua gazda, foarte asemanatoare cu centura Kuiper din sistemul solar.Centura de resturi este inclinata la 83° si are o cavitate interioara larga.Particulele de praf, pe care le trasam in aceasta observatie, au dimensiuni in jur de 5 microni și un albedo de împrăștiere relativ ridicat de 0,65; aceasta înseamnă că împrăștie aproape două treimi din radiația stelară primită și absorb doar o treime din aceasta. Lumina împrăștiată are un grad relativ scăzut de polarizare liniară cu un maxim de 17% care, totuși, este comparabilă cu valorile de polarizare pentru praful cometar din sistemul solar.”

Echipa a consultat și date de la TESS pentru a confirma prezența unui însoțitor super-Jupiter, care a fost detectat pentru prima dată de observator în 2021 folosind fotometria de tranzit (alias T Metoda ransit). În concordanță cu aceste date, Engler și colegii ei au confirmat că planeta orbitează în jurul stelei sale părinte la aproximativ 0,7 UA - aproximativ aceeași distanță între Venus și Soare. Observații recente bazate pe măsurătorile vitezei radiale au confirmat această planetă și au produs estimări de masă de aproximativ opt ori mai mari decât cele ale lui Jupiter.

„HD 114082 oferă un exemplu pentru sistemele planetare tinere, în care prezența unor însoțitori planetari ai stelei gazdă a avut a fost dedusă din descoperirea unui disc de resturi”, a adăugat Engler. „Acest lucru confirmă considerațiile teoretice ale sistemelor de resturi ca indicatori pentru planetele tinere. Studierea acestui și a altor sisteme planetare similare va permite [astronomilor] să stabilească o legătură între proprietățile centurilor extrasolare Kuiper și planetele care locuiesc în ele.”

Implicațiile acestui studiu depășesc studiul stelelor tinere și sistemelor planetare care sunt încă în formare. Ele sunt, de asemenea, semnificative pentru studierea sistemului nostru solar, care are unele paralele interesante cu aceste medii protoplanetare.

A spus Engler: „Studiile de imagistică directe din ultimul deceniu arată că materialul circumstelar din multe discuri de resturi este limitat. la structuri asemănătoare inelelor, asemănătoare cu două centuri de resturi din sistemul solar: centura Edgeworth-Kuiper și centura principală de asteroizi.Cavitățile din interiorul centurilor extrasolare Kuiper sunt curbate de planete nevăzute, care își lasă amprentele în distribuția prafului de resturi, cum ar fi urzeală, aglomerări și excentricități ale curelei.”

În sfârșit, acest studiu demonstrează utilizarea și eficacitatea tot mai mare a studiilor imagistice directe, care sunt posibile datorită instrumentelor îmbunătățite, capacității de imagistică și metodelor de partajare a datelor. În viitorul apropiat, instrumentele de ultimă generație vor permite studii de imaginare directe și mai precise și mai detaliate. Acestea includ observatoare spațiale precum JWST și Telescopul spațial roman Nancy Grace și telescoape terestre precum Telescopul Extrem de Mare (ELT), Telescopul Giant Magellan și Telescopul de treizeci de metri (TMT).

Studiind geometria și caracteristicile asimetrice ale discurilor de resturi, astronomii pot prezice locația și masele planetelor care nu sunt încă detectabile cu instrumentele actuale. „Imagistica directă face posibilă studierea proprietăților de împrăștiere ale particulelor de praf în jurul stelelor îndepărtate”, a adăugat Engler. „Aceste proprietăți conțin informații despre compoziția, forma și dimensiunea particulelor și, astfel, putem obține informații despre compoziția blocurilor de construcție ale exoplanetelor.”

(Fluierul)