Газовый гигант, размер которого в три-десять раз превышает Юпитер, был обнаружен на орбите молодой звезды MP Mus, ранее считавшейся одиночной. Планета скрыта в облаке газа и пыли, окружающем звезду, и стала важным открытием в изучении формирования экзопланет.
Исследование, проведенное международной командой астрономов под руководством ученых из Кембриджского университета, основывалось на данных, полученных с помощью комплекса радиотелескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) и миссии Gaia Европейского космического агентства. В работе также приняли участие специалисты из Германии, Чили и Франции, которые помогли уточнить наблюдения и подтвердить существование скрытой планеты.
Наблюдение за ранними этапами формирования планет
Облако газа и пыли вокруг MP Mus представляет собой протопланетный диск — материал, из которого образуются планеты. Этот диск, напоминающий гигантский блин, состоит из газа, пыли и льда, вращающихся вокруг молодой звезды. Со временем частицы слипаются под действием гравитации, формируя планеты и астероиды, а в диске остаются промежутки, где материал уже был использован.
Современные мощные телескопы позволяют астрономам изучать галактики и звездные системы на более ранних стадиях развития, чем наша собственная. Эти наблюдения помогают ученым понять эволюцию космоса, связывая разные этапы формирования звезд и планет в единую картину.
Одна из главных сложностей в изучении ранних стадий планетообразования заключается в том, что частицы протопланетного диска скрывают происходящие внутри процессы. До сих пор Gaia не обнаруживала полностью сформировавшихся планет внутри таких дисков, и данное открытие стало лишь третьим в своем роде.
Не такой уж обычный диск
«Когда мы впервые начали наблюдать эту звезду, стало известно, что у многих дисков есть кольца и разрывы. Я надеялся найти подобные структуры вокруг MP Mus, которые могли бы указать на присутствие планеты», — рассказал ведущий автор исследования доктор Альваро Рибас из Института астрономии Кембриджского университета.
Первоначально данные ALMA показали, что диск вокруг звезды выглядит плоским и однородным, без характерных промежутков, которые обычно оставляют формирующиеся планеты. Однако, учитывая возраст звезды — от 7 до 10 миллионов лет, что соответствует ожидаемому периоду планетообразования, — ученые предположили, что в системе может скрываться нечто большее.
Повторные наблюдения на более длинной волне (3 мм), способной глубже проникать в диск, позволили выявить три четких промежутка: один ближе к звезде и два ближе к краю диска.
Разгадка тайны экзопланеты
MP Mus привлекла внимание не только команды Рибаса. Мигель Виоке, исследователь из Европейской южной обсерватории, обнаружил необычное колебание в движении звезды, анализируя данные Gaia.
«Сначала я подумал, что допустил ошибку в расчетах, потому что MP Mus считалась звездой с однородным диском», — признался Виоке. «Я перепроверял данные, когда увидел выступление Альваро, где он представил предварительные результаты: в диске была обнаружена внутренняя полость. Это означало, что колебание, которое я зафиксировал, действительно существует и, скорее всего, вызвано формирующейся планетой».
Совместив данные Gaia и ALMA и проведя компьютерное моделирование, ученые подтвердили, что причиной колебаний звезды является газовый гигант, превосходящий по размерам Юпитер. Планета вращается вокруг MP Mus на расстоянии от одного до трех астрономических единиц (расстояний от Земли до Солнца).
Значение открытия для будущих исследований
Это открытие имеет большое значение для изучения экзопланет и протопланетных дисков, так как впервые планета была обнаружена с помощью такого метода. Теперь этот косвенный способ можно применять и для других систем, что поможет лучше понять ранние этапы формирования звезд и планет.
«Мы считаем, что именно поэтому молодые планеты так трудно обнаружить в протопланетных дисках: в данном случае нам потребовались совместные данные ALMA и Gaia», — пояснил Рибас. «Длинные волны ALMA очень полезны, но для наблюдений на этих частотах требуется больше времени работы телескопа».
Открытие произошло в удачный момент: ALMA планируется модернизировать, а будущий Next Generation Very Large Array еще больше расширит возможности астрономов в изучении молодых звездных систем. В сочетании с новым методом обнаружения эти инструменты помогут раскрыть тайны формирования нашей и других планетных систем.