Egy kutatócsoportnak nemrég éppen kialakulás közben sikerült észlelnie egy fiatal bolygót: egy Jupiterhez hasonló égitestet, amely még mindig gyűjti az anyagot a protoplanetáris korongból.
A korábbi megfigyelések kimutattak egy fénypontot a korong egyik nagy résében, ami bolygó jelenlétére utalt. A csillagászok most újraelemezték az archív adatokat, hogy megerősítsék a bolygó létezését, az eredményeket pedig az Astrophysical Journal Letters című szaklapban tették közzé.
A kutatók becslései szerint az Elias 2-24b jelű planéta meglepően fiatal, legfeljebb 1 millió éves. Az Ophiuchus csillagkeletkezési régióban található rendszer körülbelül 1 millió éves, az Elias 2-24b csillaga azonban ennél fiatalabb, csupán 400 ezer éves lehet.
A felfedezés azt sugallja, hogy a bolygók korábban is kialakulhatnak, mint eddig hittük. „Nagyon izgalmas, hogy találtak egy új rendszert, amelyben ilyen fiatal bolygó kering” – mondja Matthew Kenworthy (Leiden Observatory), aki nem vett részt a kutatásban. A második és harmadik legfiatalabb bolygó, amit ismerünk, a PDS 70 ill. a WISPIT 2 korongjában van. Ezek kb. 5 millió évesek.
„Ez az eredmény azt mutatja, hogy az óriásbolygók formálódása már a rendszer fejlődésének első egymillió éve alatt jócskán előre haladhat” – mondja Yuhito Shibaike (Kagoshima Egyetem, Japán), aki egy másik, a PDS 70 rendszerrel foglalkozó kutatás vezetője volt. A felfedezés új lehetőségeket nyit meg a bolygókeletkezés legkorábbi szakaszainak megértéséhez.
A planéta felfedezéséhez évekig tartó munka vezetett. 2017-ben a csillagászok először találtak bizonyítékot egy bolygó létezésére egy porkorong résében, amit az ALMA rádiótávcső-hálózattal vizsgálták. „A bolygóképződési elméletek szerint ilyen réseket a kialakulóban lévő bolygók hoznak létre” – mondja Andrea Bernardi (Diego Portales Egyetem, Chile), aki a kutatást vezette.
A Keck Obszervatóriummal, az ALMA rádiótávcső-hálózattal és a Nagyon Nagy Távcsővel (VLT) 2018-ban és 2019-ben végzett későbbi megfigyelések során is észlelték a bolygó apró fénypontját a korongon belül, de a csillagászoknak még ennél is későbbi időpontban készült megfigyelésekre volt szükségük ahhoz, hogy megerősítsék: a fénypont nem egy háttércsillag vagy zaj.
A kutatóknak a 2020-as Keck-megfigyelések, az összes korábbi adat és a legkorszerűbb technikák segítségével sikerült igazolniuk, hogy a fény egy bolygótól származik. „A felfedezés valóban hosszú ideig tartó folyamat volt” – mondja Lucas Cieza (Diego Portales Egyetem), a kutatócsoport tagja.
Ezután belefogtak a rendszer jellemzésébe. Megállapították, hogy az Elias 2-24b a csillagtól körülbelül 55 csillagászati egység távolságban formálódik, ami a Pluto és a Nap közötti távolságnál is nagyobb. Ráadásul olyan széles korongon száguld át, hogy 30 csillagászati egység széles rést váj ki maga körül.
A bolygó fiatal kora szintén megkönnyíti a tanulmányozását, mivel még mindig a kialakulás aktív fázisában van. „Még mindig hullik rá az anyag, ami közben felmelegszik és fénylik”, ettől a bolygó fényesebbnek látszik – magyarázza Kenworthy. Ennek következtében lehet, hogy ez a fény nem származik teljes egészében magából a bolygóból. Egy része a gázból és porból álló „gubóból” ered, amely a planéta körül kavarog, miközben anyagot szív el a protoplanetáris korongból.
A kutatók a fényesség alapján úgy becsülik, hogy az Elias 2-24b tömege körülbelül két- vagy négyszerese a Jupiterének, bár lehetséges, hogy ennél is kisebb.
A rés, amit az Elias 2-24b vágott magának a korongban, arra utal, hogy a bolygó magakkréció útján jött létre. Ahogy egy dombon leguruló hógolyó, a planéta – miután kialakult a nehéz elemekből álló magja – nagy ütemben egyre több és több gázt gyűjt magára, miközben áthalad a korongon.
A planéta fiatal kora meglepő. „Hogy lehetséges, hogy egy bolygó ilyen gyorsan kialakul?” – kérdezi Cieza. A csillagászok eddig úgy gondoltak, hogy a magakkréció túl hosszú ideig tartana egy óriásbolygó létrejöttéhez, mivel a protoplanetáris korongban lévő gáz már néhány millió év után eloszlik, jóval azelőtt, hogy a nagyobb bolygók kialakulása befejeződne.
Az Elias 2-24b példája azt mutatja, hogy a magakkréció akár mindössze 1 millió év alatt is lehetséges. „A legnagyobb meglepetés az, hogy ilyen korai szakaszban kialakult” – mondja Kenworthy, aki a WISPIT 2 porkorongot tanulmányozta. „Ez azt jelenti, hogy a bolygók nagyon gyorsan jönnek létre, vagy legalábbis ebben a rendszerben ez a helyzet.” Úgy tűnik, hogy a PDS 70 és a WISPIT 2 rendszerben is gyorsan alakulnak ki óriásbolygók, bár további megfigyelésekre lesz szükség annak megállapításához, hogy az Elias 2-24b egyedülálló-e a gyors kialakulásával.
„Mivel ez az első bolygó, amelyet mindössze 1 millió éves korában figyeltünk meg, kiváló laboratórium annak vizsgálatához, hogy milyen gyorsan alakulhat ki egy bolygó magakkréció útján” – mondja Alice Zurlo (Diego Portales Egyetem), a kutatócsoport tagja, Andrea Bernardi doktori témavezetője.
Ha még több hasonló rendszert figyelünk meg, az segít feltárni a bolygók létrejöttének különböző módjait és azt, hogy mikor zajlanak le ezek a folyamatok. „Az Elias 2-24b jelenleg a távcsöveink érzékelési határán helyezkedik el” – mondja Bernardi. A nemrég felbocsátott Nancy Grace Roman-űrtávcső képes lesz közvetlenül képet alkotni kisebb, Uránusz vagy a Neptunusz méretű, kialakulóban lévő bolygókról is. Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) hamarosan üzembe álló Rendkívül Nagy Távcsöve (ELT) infravörös tartományban fog kutakodni, hogy még kisebb világokat is felderítsen.
Ez a fiatal planéta meglepte a kutatókat, és betekintést nyújtott abba, hogy hogyan és mikor alakulnak ki a bolygók. Úgy tűnik, hogy „a bolygók azonnal elkezdenek formálódni, amint képesek lesznek rá” – mondja Kenworthy.
Forrás: https://skyandtelescope.org/astronomy-news/astronomers-have-spotted-the-youngest-planet-yet/
A felfedezésről beszámoló szakcikk: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae9bb6
Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet