Meklējot ārpus saules planētas, astronomi visbiežāk paļaujas uz vairākām netiešām metodēm. No tām divas visefektīvākās un uzticamākās ir tranzīta metode (aka. Tranzīta fotometrija) un radiālā ātruma metode (aka. Doplera spektroskopija) (īpaši, ja to lieto kopā). Diemžēl tieša attēlveidošana ir reti sastopama, jo ir ļoti grūti pamanīt vāju eksoplanetu tās saimnieka zvaigznes atspīduma centrā.
Tomēr uzlabojumi radiointerferometros un tuvās infrasarkanās attēlveidošanas jomā ļāva astronomiem attēlot protoplanetāros diskus un secināt eksoplanetu orbītas. Izmantojot šo metodi, starptautiska astronomu komanda nesen uzņēma attēlus no jaunizveidotās planētu sistēmas. Izpētot šīs sistēmas spraugas un gredzenveida struktūras, komanda spēja izvirzīt hipotēzi par eksoplanetes iespējamo izmēru.
Pētījums ar nosaukumu “Gredzeni un spraugas diskā ap Elias 24, ko atklāja ALMA” nesen parādījās Karaliskās astronomiskās biedrības ikmēneša paziņojumi. Komandu vadīja Leičesteras universitātes astrofiziķis Džovanni Dipierro, un tajā bija dalībnieki no Hārvarda – Smitsona astrofizikas centra (CfA), Apvienotās ALMA observatorijas, Nacionālās radioastronomijas observatorijas, Maks Planka astronomijas institūta, un vairākas universitātes un pētniecības institūti.
Agrāk daudzās protoplanētu sistēmās tika identificēti putekļu gredzeni, un to izcelsme un saistība ar planētu veidošanos ir daudz diskusiju objekts. No vienas puses, tie varētu būt putekļu uzkrāšanās noteiktos reģionos, gravitācijas nestabilitātes vai pat putekļu optisko īpašību izmaiņu rezultāts. Pārmaiņus tie varētu būt jau izveidojušos planētu rezultāts, kuru dēļ putekļi izkliedējas, tiem pārejot cauri.
Kā Dipierro un viņa kolēģi paskaidroja savā pētījumā:
“Alternatīvais scenārijs piesaista dinamiski aktīvos diskus, kuros planētas jau ir izveidojušās vai atrodas veidošanās stadijā. Iegultā planēta ierosinās blīvuma viļņus apkārtējā diskā, kas pēc tam izkliedē to leņķisko impulsu. Ja planēta ir pietiekami masīva, leņķiskā impulsa apmaiņa starp planētas un diska radītajiem viļņiem veido vienreizējas vai vairākas spraugas, kuru morfoloģiskās iezīmes ir cieši saistītas ar vietējiem diska apstākļiem un planētas īpašībām. ”
Pētījuma veikšanai komanda izmantoja datus no Atacama lielo milimetru / apakšmilimetru masīva (ALMA) 2. cikla novērojumiem - kas sākās 2014. gada jūnijā. To darot, viņi varēja attēlot putekļus ap Elias 24 ar izšķirtspēju aptuveni 28 AU (ti, 28 reizes lielāks par attālumu starp Zemi un Sauli). Viņi atrada pierādījumus par spraugām un gredzeniem, kas varētu liecināt par riņķojošo planētu.
Pēc tam viņi konstruēja sistēmas modeli, kurā tika ņemta vērā šīs potenciālās planētas masa un atrašanās vieta un kā putekļu izplatība un blīvums izraisītu tās attīstību. Kā viņi norāda savā pētījumā, viņu modelis diezgan labi reproducē putekļu gredzena novērojumus un paredzēja Jupiteram līdzīga gāzes giganta klātbūtni četrdesmit četru tūkstošu gadu laikā:
“Mēs atklājam, ka putekļu izmeši visā diskā atbilst iegultas planētas klātbūtnei ar masu? 0,7? MDž orbītas rādiusā? 60? Au… Mūsu diska modeļa virsmas spilgtuma karte nodrošina pamatotu saikni ar spraugām un gredzenveidīgajām struktūrām, kas novērotas Elias 24, ar vidējo novirzi - 5% procentos no novērotajām plūsmām ap spraugas reģionu. ”
Šie rezultāti apstiprina secinājumu, ka plaisas un gredzeni, kas novēroti visdažādākajiem jauniem apļveida diskiem, norāda uz riņķojošo planētu klātbūtni. Kā norādīja komanda, tas saskan ar citiem protoplanētisko disku novērojumiem un varētu palīdzēt parādīt planētu veidošanās procesu.
"Attēls, kas rodas no nesenajiem protoplanētisko disku augstas izšķirtspējas un augstas jutības novērojumiem, ir tāds, ka plaisa un gredzenveida īpašības ir raksturīgas plašā disku diapazonā ar dažādu masu un vecumu," viņi secina. "Jauni augstas izšķirtspējas un augstas precizitātes ALMA attēli par putekļu termisko un CO līnijas emisiju un augstas kvalitātes izkliedes dati būs noderīgi, lai atrastu papildu pierādījumus par to veidošanās mehānismiem."
Viens no grūtākajiem izaicinājumiem, kad tiek pētīta planētu veidošanās un evolūcija, ir fakts, ka astronomi tradicionāli nespēj saskatīt procesus darbībā. Bet, pateicoties instrumentu uzlabojumiem un spējai pētīt ārpus saules staru sistēmas, astronomi ir spējuši redzēt sistēmas atrašanās vietas dažādos veidošanās procesa punktos.
Tas, savukārt, palīdz mums precizēt mūsu teorijas par to, kā izveidojās Saules sistēma, un, iespējams, kādu dienu ļaus mums precīzi paredzēt, kāda veida sistēmas var veidoties jauno zvaigžņu sistēmās.
