eso1818ru — Научный релиз

С телескопом ALMA открыта тройка протопланет вокруг новорожденной звезды

Новый метод поиска самых молодых планет в нашей Галактике

13 июня 2018 г., St.-Petersburg

13 июня 2018 г.
Две независимые группы астрономов при помощи телескопа ALMA получили убедительное свидетельство существования трех молодых планет, обращающихся по своим орбитам вокруг новорожденной звезды HD 163296. Используя новый метод поиска планет, астрономы идентифицировали три возмущения в газовом диске вокруг этой молодой звезды, получив тем самым самое сильное на сегодняшний день свидетельство существования там только что сформировавшихся планет. Это первые планеты, открытые с ALMA.

Наблюдения на гигантской решетке радиотелескопов миллиметрового / субмиллиметрового диапазона ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) глубоко изменили наше понимание природы протопланетных дисков — газо-пылевых «фабрик планет» вокруг молодых звезд. Кольца и промежутки в этих дисках дают нам косвенное доказательство присутствия там протопланет [1]. Однако, и другие явления тоже могут быть ответственными за появление этих интересных деталей.

Используя новую методику поиска планет, при помощи которой можно идентифицировать необычные структурные особенности газовых потоков внутри планетообразующего диска вокруг молодой звезды, две группы астрономов независимо друг от друга подтвердили наличие отчетливых характерных признаков новообразованных планет, обращающихся вокруг новорожденной звезды [2].

“Измерение свойств потока газа в толще протопланетного диска дает нам гораздо больше уверенности в том, что вокруг молодой звезды обращаются планеты”, -- говорит Кристоф Пинте (Christophe Pinte) из университета Монаш в Австралии и Института планетологии и астрофизики в Гренобле (при университете Гренобля-Альп / CNRS) во Франции, первый автор одной из двух статей. “Этот метод обещает открыть перспективное новое направление в теории образования планетных систем”.

Открытия, сделанные обеими группами, основываются на их анализе наблюдений на ALMA молодой звезды HD 163296, расположенной на расстоянии около 330 световых лет ль Земли в созвездии Стрельца [3]. Масса этой звезды примерно вдвое превосходит массу Солнца, но ей всего лишь четыре миллиона лет – одна тысячная возраста Солнца.

Мы искали локализованные маломасштабные движения газа в протопланетном диске вокруг звезды. Благодаря сверхвысокому разрешению, с которым получаются изображения на ALMA, этот совершенно новый подход может помочь обнаружить некоторые из самых молодых планет в нашей Галактике”, -- говорит Ричард Тиг (Richard Teague), астроном из Мичиганского университета и основной автор второй статьи.

Вместо того, чтобы сосредоточиться на изучении структуры пыли внутри диска, ясно очерченной в более ранних наблюдениях на ALMA, астрономы исследовали распределение по диску газообразной окиси углерода (CO). Молекулы CO испускают очень характерное излучение в миллиметровом диапазоне длин волн, которое принимается антеннами ALMA и может быть детально изучено. Очень малые изменения длин волн этого излучения, вызванные эффектом Допплера позволяют измерить движения газа в диске.

Группа Тига идентифицировала две планеты, расположенные примерно на расстояниях в 12 и 21 миллиарда километров от своей материнской звезды. Другая группа под руководством Пинте идентифицировала планету на расстоянии около 39 миллиардов километров от материнской звезды [4].

Обе группы использовали варианты одной и той же методики, в основе которой лежит поиск аномалий в газовом потоке по допплеровскому смещению длины волны эмиссионной линии CO. Эти аномалии свидетельствуют о взаимодействии газа с массивным объектом [5].

Метод, использовавшийся Тигом, который позволил измерять средние изменения в газовом потоке величиной до нескольких процентов, выявил воздействие нескольких планет на движения газа вблизи звезды. Методом, который применял Пинте, можно измерять параметры потока газа более непосредственно и он лучше приспособлен для исследования внешних частей диска. Он позволил исследователям с большей точностью определить положение третьей планеты, но его чувствительность ограничена большими неоднородностями потока, не ниже примерно 10%.

В обоих случаях исследователи отождествили области, где имеются неоднородности в газовом потоке: что-то вроде завихрений, которые возникают в реке вокруг камней. Тщательный анализ этих движений газа позволяет отчетливо выделить влияние планетных тел, близких по массе к Юпитеру.

Новые методы позволяют астрономам более точно оценить массы протопланет и уменьшают вероятность ложных отождествлений. “Мы превратили ALMA в мощный инструмент поиска и регистрации планет”, -- говорит соватор работы Тед Берген из Мичиганского университета.

Обе группы собираются усовершенствовать свои методы и применить их к исследованию других протопланетных дисков. Ученые надеются лучше понять, как образуются планетные атмосферы и каков первоначальный химический состав планет.

Примечания

[1] Хотя за последние двадцать лет открыты тысячи экзопланет, регистрация протопланет остается исключительно трудной наблюдательной задачей – до сих пор в этой области еще не было случаев несомненного отождествления протопланеты. Методы, используемые сейчас для поисков экзопланет работают с уже сформировавшимися планетными системами — это измерение колебаний лучевых скоростей звезд или микрозатмений, вызываемых прохождениями (транзитами) экзопланет по диску материнской звезды. Для регистрации протопланет такие методы не подходят.

[2] Движение газа вокруг звезды в отсутствии планет имеет очень простую и предсказуемую структуру (кеплеровское вращение), которую почти невозможно изменить когерентно и локально. Только присутствие относительно массивного объекта может привести к появлению возмущений.

[3] Полученные на ALMA замечательные изображения HD 163296 и других подобных систем выявили интересные структуры протопланетных дисков, состоящие из концентрических колец и промежутков между ними. Эти темные промежутки могут быть результатом того, как протопланеты прокладывают себе путь среди газа и пыли на своих орбитах, причем часть этого вещества может оставаться в их атмосферах. Более раннее исследование этого околозвездного диска показало, что промежутки в пыли и газе накладываются друг на друга, что может свидетельствовать о наличии в системе по крайней мере двух планет.

Однако, эти первоначальные наблюдения давали только косвенные свидетельства существования планет и из них невозможно было получить точные оценки массы планет.

[4] Эти расстояния соответствуют 80, 140 и 260 расстояниям от Земли до Солнца.

[5] Этот метод похож на тот, который в девятнадцатом веке привел к открытию планеты Нептун. Тогда аномалии в движении Урана были приписаны гравитационному воздействию неизвестного тела, впоследствии (в 1846 г.) визуально обнаруженного и оказавшегося восьмой планетой Солнечной системы.

Узнать больше

Результаты исследования представлены в двух статьях, публикующихся в одном и том же номере Astrophysical Journal Letters. Первая статья называется “Kinematic evidence for an embedded protoplanet in a circumstellar disc”, C. Pinte и др., а вторая “A Kinematic Detection of Two Unseen Jupiter Mass Embedded Protoplanets”, R. Teague и др.

Состав группы Пинте: C. Pinte (Monash University, Clayton, Victoria, Australia; Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), D. J. Price (Monash University, Clayton, Victoria, Australia), F. Ménard (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), G. Duchêne (University of California, Berkeley California, USA; Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), W.R.F. Dent (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile), T. Hill (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile), I. de Gregorio-Monsalvo (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile), A. Hales (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile; National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, Virginia, USA) и D. Mentiplay (Monash University, Clayton, Victoria, Australia).

Состав группы Тига: Richard D. Teague (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), Jaehan Bae (Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, Washington, DC, USA), Edwin A. Bergin (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), Tilman Birnstiel (University Observatory, Ludwig-Maximilians-Universität München, Munich, Germany) и Daniel Foreman-Mackey (Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, New York, USA).

Большая Атакамская миллиметровая / субмиллиметровая решетка ALMA (The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) – международный астрономический инструмент, совместный проект ESO, Национального научного фонда США NSF (U.S. National Science Foundation) и Национального института естественных наук Японии NINS (National Institutes of Natural Sciences) в кооперации с Республикой Чили. ALMA финансируется ESO (представляющей объединенные интересы своих стран-участниц), фондом NSF совместно с Национальным советом по научным исследованиям Канады NRC (National Research Council) и Национальным советом по науке Тайваня NSC (National Science Council), а также NINS в кооперации с тайваньской Academia Sinica (AS) и Корейским институтом астрономии и космических исследований KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute). Эксплуатация телескопа ALMA осуществляются ESO, представляющей интересы своих стран-участниц, Национальной радиоастрономической обсерваторией США NRAO (National Radio Astronomy Observatory), управляемой компанией Associated Universities, Inc. (AUI), представляющей Северную Америку и Национальной астрономической обсерваторией Японии NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), представляющей Восточную Азию. Общее управление строительством, тестированием и эксплуатацией ALMA осуществляется в рамках JAO: Объединенной обсерватории ALMA (Joint ALMA Observatory).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, намного обгоняющая по продуктивности другие наземные астрономические обсерватории мира. В ее работе участвуют 15 стран: Австрия, Бельгия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO, и Австралия, являющаяся ее стратегическим партнером. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономии. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT), способный работать в формате Очень Большого Телескопа-Интерферометра VLTI, и два крупнейших широкоугольных телескопа: VISTA, выполняющий обзоры неба в инфракрасных лучах, и обзорный телескоп оптического диапазона VLT (VLT Survey Telescope). ESO также является одним из основных партнеров по эксплуатации двух инструментов субмиллиметрового диапазона на плато Чахнантор: телескопа APEX и крупнейшего астрономического проекта современности ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Параналя, ESO ведет строительство 39-метрового Чрезвычайно Большого Телескопа ELT, который станет «величайшим оком человечества, устремленным в небо».

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +79112122130
Сотовый: +79112122130
Email: kirill.maslennikov1@gmail.com

Christophe Pinte
Monash University
Clayton, Victoria, Australia
Телефон: +61 4 90 30 24 18
Email: christophe.pinte@univ-grenoble-alpes.fr

Richard Teague
University of Michigan
Ann Arbor, Michigan, USA
Телефон: +1 734 764 3440
Email: rteague@umich.edu

Calum Turner
ESO Assistant Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6670
Email: calum.turner@eso.org

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso1818.

О релизе

Релиз №:eso1818ru
Название:HD 163296
Тип:Milky Way : Star : Circumstellar Material : Planetary System
Milky Way : Star : Circumstellar Material : Disk : Protoplanetary
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2018ApJ...860L..13P

Изображения

На ALMA открыта тройка новорожденных планет
На ALMA открыта тройка новорожденных планет
Так рождаются планеты
Так рождаются планеты
Молодая звезда HD 163296 в созвездии Стрельца
Молодая звезда HD 163296 в созвездии Стрельца
Окрестности молодой звезды HD 163296
Окрестности молодой звезды HD 163296
ALMA Discovers Trio of Infant Planets
ALMA Discovers Trio of Infant Planets
только на английском

Видео

ESOcast 164 Light: На ALMA открыта тройка новорожденных планет (4K UHD)
ESOcast 164 Light: На ALMA открыта тройка новорожденных планет (4K UHD)
«Полет» к молодой звезде HD 163296
«Полет» к молодой звезде HD 163296

Также смотрите наши