Az első felvétel egy exobolygó körüli anyagbefogási korongról

Szerző: Rezes Dániel

A Chilében, az Atacama-sivatagban található Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) csillagászainak első alkalommal sikerült észlelniük egy Naprendszeren túli bolygó (exobolygó) körül található anyagbefogási korongot. A nemzetközi kutatócsoport megfigyelése új megvilágításba helyezheti a fiatal naprendszerekben lezajló bolygó- és holdképződési folyamatokat.

Az ALMA 12 méteres antennáinak egyike.
Kép forrása: Iztok Bončina/ESO – http://www.eso.org/public/images/potw1040a/; CC BY 4.0

Az ALMA a világ eddig épített legnagyobb rádiótávcső-rendszere, mely több nemzetközi obszervatórium és kutatóintézet közös projektje. A rádióteleszkópot 66 nagy-precizitású antenna építi fel. Ezek közül a rendszer fő részét – mely együttműködve egy teleszkópként üzemel – 50 darab 12 méter átmérőjű antenna teszi ki. Ezt egészíti ki 4 darab 12 méter átmérőjű és 12 darab 7 méter átmérőjű antenna. Az Atacama-sivatag nagy tengerszint feletti magassága és száraz klímája egyedülálló lehetőséget kínál a világűrből érkező milliméteres és milliméter alatti hullámhosszúságú elektromágneses hullámok detektálására, gyűjtésére és vizsgálatára. Ezek a hullámok a Világegyetem legeldugottabb és tudományos szempontból is igen érdekes területeiről hordoznak információt.

Az exobolygó, mely körül az ún. bolygó körüli korongot a kutatók azonosították, a PDS 70c jelű, Jupiterhez hasonló óriásbolygó. Az említett exobolygó és társa (PDS 70b) egy olyan csillag körül kering, mely a Földtől közel 400 fényév (~3,8×1015 km) távolságra található. A csillagászok ezidáig csak nyomait vélték felfedezni a PDS 70c exobolygót körülölelő korongnak, mivel egyértelműen nem sikerült elkülöníteni a környezetétől, így mostanáig létezését nem tudták minden kétséget kizáróan bizonyítani. Ezen felül az ALMA rendkívüli felbontásának köszönhetően nem csak azonosítani sikerült a korongot, hanem méretét és tömegét is meg lehetett becsülni általa. A mérések eredményeként kiderült, hogy a korong átmérője nagyjából megegyezik a Nap-Föld távolsággal (~1,5×108 km) és anyagának mennyisége elegendő három, Holdhoz hasonló méretű égi kísérő kialakításához.

Az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) felvétele a PDS 70c jelű exobolygót övező holdkeletkezési akkréciós korongról és környezetéről. A bal oldali felvétel középpontjában láthatjuk a naprendszer központi helyzetében található PDS 70 jelű csillagot és csillag körüli korongját, míg a jobb oldali kivágat középpontjában a PDS 70c jelű exobolygót és az azt körülvevő bolygó körüli korongot figyelhetjük meg. A bolygókettős másik tagja (PDS 70b) nem szerepel a felvételen.
Kép forrása: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al. (2021)

Amellett, hogy a felfedezés kulcsfontosságú a holdak keletkezésének megismerése szempontjából, rendkívül lényeges a bolygókeletkezésre vonatkozó elméletek alátámasztásában is, ugyanis ezeknek a hipotéziseknek a tesztelésére nem nyílt ezidáig alkalom. A bolygók fiatal csillagok körüli porkorongokban keletkeznek. Fejlődésük során pályájuk mentén a növekedésükhöz szükséges anyagot a csillag körüli akkréciós korongból nyerik. A folyamat során a bolygó saját bolygó körüli korongra is szert tehet, mely segíti a növekedést a befogott anyag mennyiségének szabályozása által. Ezzel egyidőben a bolygó körüli gáz-por korongban ütközések történnek, mely során holdak születnek. Ennek az elméletnek az eddig nem megértett hányada az, hogy a bolygók és holdak a rendszerben mikor, hol és hogyan jönnek létre.

„Napjainkra több, mint 4000 exobolygót azonosítottunk, ám ezek közül mind érett (idős) rendszerekben található. A Jupiter-Szaturnusz pároshoz hasonló PDS 70b és PDS 70c bolygókettős az egyedüli két ismert exobolygó, melynek éppen folyik a keletkezése.” – szemlélteti a távoli naprendszer fontosságát Miriam Keppler, a tanulmány egyik társszerzője.

A rendszer még mélyebb megértésében hamarosan fontos szerepet játszhat az ESO-nak (European Southern Observatory) a chilei Atacama-sivatagban jelenleg is épülő Extremely Large Telescope (ELT) nevű távcsöve. A műszer még pontosabb felbontást tesz majd lehetővé, mely által részletekbe menően válik térképezhetővé a PDS 70c exobolygót magába foglaló naprendszer.

Források:

[1] https://www.eso.org/public/news/eso2111/?lang&fbclid=IwAR3rFbY_45cp0WBZB01Kr6SuEts-F5AEEe0Iv6anNR5OhnIJRIxz6PvLgfs
[2] Benisty, M., Bae, J., Facchini, S., Keppler, M., Teague, R., Isella, A., … & Zurlo, A. (2021). A Circumplanetary Disk around PDS70c. The Astrophysical Journal Letters, 916(1), L2.
[3] https://www.almaobservatory.org/en/about-alma/