Sanatçının LkCa 15 sisteminde keşfedilen Satürn benzeri küçük bir gezegeni gösteren illüstrasyonu. Gezegen, parlak sarı bir yıldızı çevreleyen yoğun toz ve gaz halkaları içinde bulunur. Malzeme, gezegenden yaklaşık 60 derece uzakta bir yığın ve yay şeklinde birikir. Not: Bu resim ölçekli değildir. Kredi: M.Weiss/Astrofizik Merkezi | Harvard ve Smithsonian
Gökbilimciler, ön-gezegen disklerinde gizlenmiş küçük gezegenleri tanımlamak için yeni bir teknik geliştirdiler.
Gökbilimcilere ve astrofizikçilere göre, gezegenler, genç, yeni doğmuş yıldızları çevreleyen toz ve gaz halkaları olan ön-gezegen disklerinde doğarlar. Evrende bu disklerden yüzlercesi tespit edilmiş olsa da, bu ortamlarda gerçek gezegensel doğum ve oluşum gözlemlerinin zor olduğu kanıtlanmıştır.
Astrofizik Merkezinde Gökbilimciler | Harvard ve Smithsonian (CfA) şimdi bu zor yeni doğan gezegenleri tespit etmek için yeni bir yol geliştirdiler. Bununla birlikte, küçük bir “sigara tabancası” kanıtını ortaya çıkardılar. Neptün veya Satürn-bir diskte gizlenen gezegen gibi. Sonuçlar 14 Eylül’de açıklandı. Astrofizik Dergi Mektupları.
Yeni çalışmayı yöneten Astrofizik Merkezi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Feng Long, “Genç gezegenleri doğrudan tespit etmek çok zor ve şimdiye kadar sadece bir veya iki vakada başarılı oldu” diyor. “Gezegenler her zaman göremeyeceğimiz kadar soluktur çünkü kalın gaz ve toz katmanlarına gömülüdürler.”
Bunun yerine, bilim adamları, tozun altında bir gezegenin geliştiğini anlamak için ipuçlarını araştırmalıdır.
Long, “Geçtiğimiz birkaç yılda, disklerde bir gezegenin varlığından kaynaklandığını düşündüğümüz birçok yapının ortaya çıktığını gördük, ancak buna başka bir şey de neden olabilir” diyor. “Bir gezegenin orada olduğuna bakmak ve bunu desteklemek için yeni tekniklere ihtiyacımız var.”
Long, çalışması için LkCa 15 olarak bilinen bir gezegen öncesi diski yeniden incelemeye karar verdi. Yaklaşık 518 ışıkyılı uzaklıkta bulunan disk, gökyüzünde Boğa takımyıldızında yer almaktadır. Daha önce araştırmacılar gezegen oluşumu için rapor edilmiş kanıtlar ALMA Gözlemevi ile gözlemleri kullanarak diskte.
Yeni yüksek çözünürlüğe daldıktan sonra ALMA Öncelikle 2019’da elde edilen LkCa 15 verileri, Long, daha önce tespit edilmemiş iki zayıf özellik keşfetti.
Yıldızdan yaklaşık 42 astronomik birim – ya da Dünya’nın Güneş’ten 42 katı uzaklıkta – Long, içinde yörüngede dönen iki ayrı ve parlak malzeme demeti olan tozlu bir halka keşfetti. Malzeme, 120 derece ile ayrılan küçük bir küme ve daha büyük bir yay şeklini aldı.
Malzeme birikmesine neyin neden olduğunu bulmak için Long, senaryoyu bilgisayar modelleriyle inceledi. Boyutlarının ve konumlarının bir gezegenin varlığına ilişkin modelle eşleştiğini keşfetti.
Long, “Bu yay ve küme yaklaşık 120 derece ayrılıyor” diyor. “Bu derece bir ayrılma öylece gerçekleşmez – matematiksel olarak önemlidir.”
Uzun noktalar, hareket halindeki iki cismin (bir yıldız ve yörüngedeki bir gezegen gibi) çevresinde, maddenin birikebileceği gelişmiş çekim bölgeleri oluşturduğu, Lagrange noktaları olarak bilinen uzaydaki konumlara işaret eder.
Long, “Bu malzemenin sadece serbestçe etrafta gezinmediğini, sabit olduğunu ve fizik ve ilgili nesnelere dayalı olarak konumlandırılmak istediği yeri tercih ettiğini görüyoruz,” diye açıklıyor.
Bu durumda, Uzun tespit edilen malzemenin yayı ve yığını L4 ve L5 Lagrange noktalarında bulunur. Aralarında 60 derecelik gizli, L4 ve L5 noktalarında toz birikmesine neden olan küçük bir gezegendir.
Sonuçlara göre, gezegen kabaca Neptün veya Satürn büyüklüğünde ve yaklaşık bir ila üç milyon yaşında. (Gezegenler söz konusu olduğunda bu nispeten genç.)
Teknoloji kısıtlamaları nedeniyle, küçük, yeni doğmuş gezegeni doğrudan görüntülemek yakın zamanda mümkün olmayabilir. Ancak Long, LkCa 15’in daha fazla ALMA gözleminin, gezegensel keşfini destekleyen ek kanıtlar sağlayabileceğine inanıyor.
Ayrıca, tercihen Lagrange noktalarında biriken malzeme ile gezegenleri tespit etmeye yönelik yeni yaklaşımının gelecekte gökbilimciler tarafından kullanılacağını umuyor.
“Umarım bu yöntem gelecekte geniş çapta benimsenebilir” diyor. “Tek uyarı, sinyal zayıf olduğu için bunun çok derin veriler gerektirmesidir.”
Uzun süre önce Astrofizik Merkezi’nde doktora sonrası bursunu tamamladı ve Arizona Üniversitesi’ne NASA Hubble Fellow bu Eylül.
Referans: “ALMA Detection of Dust Trapping in the LkCa 15 Disk”, Feng Long, Sean M. Andrews, Shangjia Zhang, Chunhua Qi, Myriam Benisty, Stefano Facchini, Andrea Isella, David J. Wilner, Jaehan Bae, Jane Huang, Ryan A. Loomis, Karin I. Öberg ve Zhaohuan Zhu, 14 Eylül 2022, Astrofizik Dergi Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/ac8b10
Çalışmanın ortak yazarları CfA’dan Sean Andrews, Chunhua Qi, David Wilner ve Karin Oberg; Nevada Üniversitesi’nden Shangjia Zhang ve Zhaohuan Zhu; Grenoble Üniversitesi’nden Myriam Benisty; Milano Üniversitesi’nden Stefano Facchini; Rice Üniversitesi’nden Andrea Isella; Jaehan Bae Florida üniversitesi; Michigan Üniversitesi’nden Jane Huang ve Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi’nden Ryan Loomis.
Bu çalışma, Band 6 (1.3mm) ve Band 7 (0.88mm) alıcılarla alınan yüksek çözünürlüklü ALMA gözlemlerini içermektedir.