Якщо сучасну епоху астрономії можна узагальнити кількома словами, то це, ймовірно, буде “епоха змінюваних парадигм”.
Завдяки телескопам наступного покоління, новим інструментам і машинному навчанню астрономи здійснюють глибші дослідження космологічних таємниць, роблять відкриття та руйнують передбачувані уявлення.
Це стосується і того, як формуються планетні системи навколо нових зірок, що традиційно пояснюється за допомогою Небулярної гіпотези. Ця теорія стверджує, що зіркові системи формуються з хмар газу і пилу (небули), які переживають гравітаційний колапс, утворюючи нову зірку.
Залишковий газ і пил потім осідають у протопланетарний диск навколо нової зірки, який поступово зливається, утворюючи планети. Зазвичай астрономи теоретизують, що склад планет буде відповідати складу самого диска.
Однак при дослідженні ще не повністю сформованої екзопланети в далекій зірковій системі група астрономів виявила невідповідність між газами в атмосфері планети та тими, що знаходяться в диску. Ці результати вказують на те, що зв’язок між протопланетарним диском і планетами, що утворюються, може бути складнішим.
Команду очолював постдокторант Чіх-Чун “Діно” Сю з Центру міждисциплінарних досліджень в астрофізиці (CIERA) при Північно-західному університеті. Йому допомагали дослідники з Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech), Університету Каліфорнії в Сан-Дієго (UCSD) та Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (UCLA). Стаття, яка описує їхні знахідки, “PDS 70b Shows Stellar-like Carbon-to-oxygen Ratio”, нещодавно з’явилася в журналі The Astrophysical Journal Letters.
Для дослідження команда скористалася інструментом Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC), новим обладнанням на обсерваторії В.М. Кека, щоб отримати спектри від PDS 70b. Ця ще не сформована екзопланета обертається навколо молодої змінної зірки (яка має всього ~5 мільйонів років) на відстані 366 світлових років від Землі.
Вона є єдиною відомою екзопланетою, що має протопланети, розташовані в порожнині обвідного диска, з якого вони сформувалися, що робить її ідеальною для вивчення формування та еволюції екзопланет в їхньому рідному середовищі.
Завдяки новим технологіям фотоніки, які співрозробляв Ван для телескопів Кека, вчені змогли отримати спектри PDS 70b і детально проаналізувати молодшу планетну систему.
Результуючі спектри показали наявність оксиду вуглецю та води в атмосфері PDS 70b, що дозволило команді розрахувати співвідношення вуглецю і кисню в атмосфері планети і порівняти це з попередніми вимірюваннями газів у диску.
“Ми спочатку очікували, що співвідношення вуглецю та кисню в планеті може бути схожим на співвідношення в диску,” — сказав Сю. “Але замість цього ми виявили, що вуглець, порівняно з киснем, у планеті набагато нижчий, ніж у диску. Це було дещо дивно, і це показує, що наша широко прийнята картина формування планет була занадто спрощеною.”
Щоб пояснити це розходження, команда запропонувала два можливі варіанти. Це може бути пов’язано з тим, що планета сформувалася до того, як її диск став багатшим на вуглець, або ж з тим, що планета зросла здебільшого за рахунок поглинання великої кількості твердих матеріалів, крім газів.
Команда планує отримати спектри від іншої екзопланети PDS 70c, щоб вивчити історію формування цієї системи.
“Вивчаючи ці дві планети разом, ми зможемо ще краще зрозуміти історію їхнього формування,” — додав Сю. “Але це лише одна система. Ідеально було б виявити більше таких систем, щоб краще розуміти, як формуються планети.”
Читайте оригінальну статтю.
