Чтобы найти планету, ищите признаки образования планет

Поиск формирующихся планет — сложная, но важная задача для астрономов: было обнаружено всего три планеты, которые были обнаружены в процессе формирования, а самые последние были обнаружены всего несколько недель назад.

Эван Рич, исследователь из Мичиганского университета, предполагает, что вместо того, чтобы искать формирование отдельных планет, астрономы могли бы лучше искать потенциальные среды, в которых они формируются.

Сделав это, Рич и команда астрономов обнаружили, что системы со звездами менее трех масс Солнца с большей вероятностью будут иметь большие кольца, состоящие из крошечных пылинок размером около микрона — потенциальных индикаторов формирования планет — чем более крупные звезды. . И, возможно, они открыли новую планету вокруг очень молодой звезды.

Группа под руководством исследователя с докторской степенью из Мичиганского университета Эвана Рича и профессора Джона Моннье сфотографировала 44 цели в обзоре под названием Gemini-Large Imaging с использованием GPI Herbig/T-tauri Survey или Gemini-LIGHTS. Астрономы обнаружили ту или иную форму пыли около 80% целей из 44. Команда выпустила экспозицию из 6 из 44 целей, демонстрирующую ряд различных форм, которые рассказывают исследователям о динамике, происходящей внутри самого диска. Рич представит краткий обзор результатов исследования на ежегодном собрании Американского астрономического общества в этом месяце. Его исследование также было принято к публикации в Astronomical Journal. Изображение предоставлено: Эван Рич, Мичиганский университет.

Рич представит свои выводы, которые были собраны в первой краткой статье, подготовленной в ходе исследования под названием Gemini-Large Imaging with GPI Herbig/T-tauri Survey, или Gemini-LIGHTS, на ежегодном собрании Американского астрономического общества в этом месяце. Его исследование также было принято к публикации в Astronomical Journal.

«Оказывается, найти именно эти планеты очень сложно», — сказал Рич. «Поэтому мы придерживаемся стратегии рассмотрения самого материала, а не планеты.

“Какова среда формирования планет? Какова динамика? Как они отличают звезду с очень малой массой от звезды с очень большой массой? Влияет ли температура звезды на диск? Одной из конечных целей является спросить, как все эти параметры влияют на формирование планет».

Рич и его исследовательская группа использовали Южный телескоп Близнецов в Чили, чтобы посмотреть на звезды более массивные, чем Солнце, чтобы изучить, как состав планет здесь может отличаться. В частности, команда использовала тепловизор Gemini для наблюдения за объектами в инфракрасном свете, то есть в свете немного красном, чем могут видеть наши глаза. Астрономы также смотрели на эти звезды в поляризованном свете, чтобы найти более слабый материал, такой как пыль, рядом с самими звездами.

«Материал, на который мы смотрим, иногда в миллион раз темнее самой звезды, и использование этих процессов позволяет нам видеть этот более слабый материал вокруг очень ярких звезд», — сказал Рич. «Происходит то, что свет звезды рассеивается пылью, как солнечный свет отражается от поверхности пруда».

То, что вы видите отраженным от поверхности пруда, представляет собой неполяризованный свет, а это означает, что его световые волны вибрируют во всех направлениях. Поляризация света выравнивает его колебания в одной плоскости. Точно так же, когда свет от звезд рассеивается пылинками, вращающимися вокруг звезд, астрономы могут различать неполяризованный свет звезды и неполяризованный свет пыли, и они могут позволить им наблюдать за пылинками в этом протопланетном диске.

«В некотором роде это похоже на использование поляризованных солнцезащитных очков, но вместо того, чтобы использовать очки для подавления рассеянного света, мы используем их для его усиления», — сказал соавтор Джон Моннье, профессор астрономии UM.

Астрономы сфотографировали 44 цели и обнаружили пыль около 80% из них. Команда выпустила галерею, показывающую ряд различных форм, которые рассказывают исследователям о динамике, происходящей внутри самого диска.

«Это действительно невероятно, что сейчас мы находимся в такой точке астрономии, когда мы можем не только получать изображения дисков, формирующих планеты вокруг молодых звезд, но мы можем публиковать целые галереи для сортировки, изучения и реконструкции историй о происхождении планет», — сказала Алисия. Арно, доцент кафедры физики и астрофизики Университета Северной Каролины в Гринсборо, руководивший процессом выбора цели.

«Теория состоит в том, что когда планеты формируются, они образуют почти идеальные годичные кольца деревьев, торчащие из солнца», — сказал Рич. «Мы думаем, что если вы видите кольца и промежутки в пылевом диске, там могут быть планеты».

На данный момент команда обнаружила, что эти кольца — единственные системы, содержащие звезды с массой менее трех солнечных. Звезды выше солнечной массы, по-видимому, не имеют одинаковых колец, и, поскольку эти кольца являются потенциальным признаком формирования планет, это может быть хорошим индикатором того, где и как образуются планеты.

Исследователи также увидели закономерность в звездах без пыли.

«Было удивительно видеть, что присутствие даже небольшого компаньона родительской звезды, такого как коричневый карлик, значительно уменьшало признаки продолжающегося формирования планет», — сказал Моннье.

Это открытие подтверждает идею о том, что близлежащие двойные звезды, кажется, делают планеты менее частыми, чем одиночные звезды, результат, впервые предложенный для объяснения данных космического телескопа Кеплер.

Команда обнаружила множество звезд и коричневых карликов, вращающихся вокруг этих планетообразующих дисков, в том числе 3 коричневых карлика и одного недавно открытого кандидата на планетарную массу около V1295 Aql.  Команда обнаружила, что эти компаньоны влияют на количество пыли, обнаруженной вокруг молодых звезд.  Изображение предоставлено: Эван Рич, Мичиганский университет.
Команда обнаружила множество звезд и коричневых карликов, вращающихся вокруг этих планетообразующих дисков, в том числе 3 коричневых карлика и одного недавно открытого кандидата на планетарную массу около V1295 Aql. Команда обнаружила, что эти компаньоны влияют на количество пыли, обнаруженной вокруг молодых звезд. Изображение предоставлено: Эван Рич, Мичиганский университет.

Команда обнаружила группу объектов, вращающихся вокруг звезд, в том числе трех коричневых карликов и одного компаньона планетарной массы за пределами формирующей планету дисковой системы под названием V1295 Aql. Масса этого объекта примерно в 13 раз больше массы Юпитера, что ставит его на грань между тем, что считается планетой, и тем, что считается коричневой карликовой звездой. Если будущие наблюдения подтвердят ее орбиту, это будет одна из немногих известных экзопланет вокруг массивных звезд.

«Кольца пыли, промежутки и спиральные рукава, наблюдаемые Близнецами, рассказывают нам, как и когда формируются планеты в реальном времени. С помощью более точного моделирования и новых телескопов, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба и Очень большой телескоп, мы фокусируемся на ключевом компоненты понимания того, как возникла наша Солнечная система» и доктор философии. Студент UM, сейчас он доцент астрономии в Университете Флориды.

Наблюдения исследовательской группы были сделаны в Международной обсерватории Близнецов, программе Национального научного фонда NOIRLab.

Рич и Моннье выражают признательность за поддержку Отделу астрономии Национального научного фонда (NSF AST) 1830728. Соавтор Арно выражает признательность за поддержку NSF AST-1311698. Соавтор Стефан Краузе, профессор астрофизики Эксетерского университета и бывший научный сотрудник UM, выражает признательность за поддержку гранта Консорциума Европейского исследовательского совета, номер соглашения 101003096.

Leave a Comment