Многоволновое представление системы PDS 70 выявляет динамическое взаимодействие между ее планетами (PDS 70 B & C) и их окружением. Кредит: Университет Виктории
Канадские астрономы сделали необычайный шаг в понимании того, как рождаются планеты, используя космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST). JWST использовался для изучения PDS 70, молодой звезды с двумя растущими планетами на своей орбите. Эта замечательная система, расположенная в 370 световых годах, дает ученым редкий шанс увидеть, как планеты формируются и развиваются на самых ранних этапах развития.
Это новое исследование, возглавляемое Университетом Виктории, доктор философии. Кандидат Дори Блейкли и международная команда исследователей использовали творческий подход с уникальными инструментами JWST, чтобы раскрыть подробности о планетах и кружащемся диске газа и пыли, которые они формируют. Опубликованные в астрономическом журнале, результаты предлагают новый взгляд на то, как планеты растут со временем, конкурируя со своими звездами -хозяевами за материал.
Молодая звезда и ее планетарный питомник
PDS 70-молодая звезда, всего около 5 миллионов лет-практично новорожденного по сравнению с нашим солнцем в возрасте 4,6 миллиарда лет. Окружающий его диск с газом и пылью, сплющенным, как блин, с большим промежутком в середине, где формируются две планеты, PDS 70 B и PDS 70 C. Этот разрыв является зоной планетарного строительства, где новые миры собирают материал, чтобы увеличить.
«Мы видим снимки ранних стадий планетарного роста, показывая нам, что происходит, когда миры конкурируют за выживание в их космической детской. «Соревнования со своей звездой и друг с другом за газ и пыль, которые им необходимы для роста», — говорит Дори Блейкли, докторская доктора философии UVIC. кандидат и ведущий автор
Новый способ искать планеты с JWST
Чтобы получить такой четкий вид на планеты и диск, команда использовала ближний инфракрасный и без щестого спектрографа (NIRISS) в режиме интерферометрии маскировки (AMI)-умный трюк с телескопом. Они разместили специальную маску с несколькими крошечными отверстиями над телескопом, что позволило небольшой фракции (~ 15%) света проходить и мешать, создавая перекрывающиеся узоры, аналогично тем, как рябь от двух камешек взаимодействует на поверхности воды Полем Анализируя эти модели, они могли «увидеть» скрытые детали системы с необычайной точностью.
«Эта инновационная техника — это все равно, что отказаться от ослепительного внимания молодой звезды, чтобы вы могли увидеть детали того, что вокруг этого — в данном случае, планеты», — пояснил профессор Рене Дойон, директор Института исследований экзопланет (IREX) и Главный следователь для инструмента JWST Niriss.
Этот подход позволил команде раскрыть особенности, которые традиционная визуализация телескопа не может обнаружить, что делает это исследование новаторским доказательством концепции таких наблюдений с мощным космическим телескопом. Благодаря своей способности видеть детали на уровне, который никогда не был достигнут ранее, JWST революционизирует то, как мы изучаем планеты и их происхождение.
«Эта работа показывает, как JWST может сделать что -то совершенно новое», — добавил доктор IREX, доктор Лоик Альберт, JWST Niriss Instrumentist. «Мы используем инновационные методы, чтобы смотреть на планеты так, как никогда раньше».
Геометрическая модель мощности подходит для фазы ядра F480M и данных амплитуды ядра Log PDS 70 (изображения) с использованием равномерных априоров в положениях PDS 70 B и C, показанных с линейным растяжением в произвольных единицах. Что касается центрального источника (желтая звезда), PDS 70 B находится на юго -востоке, в то время как PDS 70 C находится прямо на западе. Белые и серые пунктирные контуры, нанесенные на вершине произвольно окрашенной задней плотности, обозначают контуры 1σ, 2σ и 3σ маргинализированных задней части положений PDS 70 B и C от среднего байесовского уровня постереров трех моделей Полем Два серых пунктирных круга сосредоточены на прогнозируемых местоположениях планет во время наблюдений (JJ Wang et al. 2021b), из -за того, что там, где протекает (JJ Wang et al. 2021a). Мы маскируем центральную область для обозначения внутреннего рабочего угла ~ 0,5λ/b = 94 MA, дифракционного предела данных. Кредит: Астрономический журнал (2025). Doi: 10.3847/1538-3881/ad9b94
Растущие планеты все еще строятся
Наблюдения JWST подтвердили наличие двух гигантских планет, которые все еще находятся в процессе формирования. Эти планеты вытаскивают материал с диска, так же, как дети, захватывающие строительные блоки, чтобы построить башню. Исследователи измерили свет планет в середине инфракрасных, используя инструмент niriss JWST и определили, что обе планеты, по-видимому, накапливают газ-критическая фаза в их развитии. Сильные сигнатуры обнаружения PDS 70 B и PDS 70 C позволили провести точные измерения их яркости и местоположения.
Эти результаты дают прямые доказательства того, что планеты все еще растут и конкурируют со своей звездой -хозяиной за материал на диске, поддерживая идею, что планеты образуются в процессе «аккреции», постепенно вытягивая массу из газа и пыли вокруг них. Этот редкий снимок планет на этапе их роста может помочь ученым понять, как миры, такие как Юпитер и Сатурн, могли сформироваться в нашей собственной солнечной системе.
«Эти наблюдения дают нам невероятную возможность свидетельствовать о формировании планеты, как это происходит. Видеть планеты в акте аккреции материала помогает нам ответить на давние вопросы о том, как формируются планетарные системы и развиваются. Это все равно, что наблюдение за солнечной системой, строящейся до нашей самой самой Глаза », — говорит Даг Джонстон, директор по исследованию Национального исследовательского совета Канады (NRC) Герцбергского центра астрономии и астрофизики.
Откройте для себя последние в науке, технологии и пространстве с более чем 100 000 подписчиков, которые полагаются на Phys.org для Daily Insights. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получите обновления о прорывах, инновациях и исследованиях, которые имеют значение — ежедневно или еженедельно.
Намеки на «луны в приготовлении»
Данные также предполагают, что на планетах могут быть кольца материала вокруг них, называемых окружными дисками. Эти диски могут быть там, где формируются луны — например, те, кто сегодня вращается Юпитер и Сатурн.
Предыдущие наблюдения PDS 70 B и PDS 70 C на более коротких длинах волн были в значительной степени объяснены моделями, первоначально разработанными для звезд с низкой массой и коричневыми карликами. Тем не менее, новые наблюдения JWST, которые стали на самых длинных длине волн, когда -либо использовались для изучения этих планет, выявленные дополнительный свет, который не мог быть полностью объяснен этими моделями.
Этот дополнительный свет намекает на присутствие теплого материала, окружающего планеты, возможно, из дисков материала, активно нарастающих на планетах. Это новое доказательство укрепляет случай для окружных дисков, которые, как полагают, играют важную роль в формировании систем лун и росте планет.
Шаг вперед для планетарной науки
Открытия в PDS 70 дают астрономам более четкую картину того, как планеты и звезды образуются и развиваются вместе. Наблюдая за тем, как эти планеты растут и взаимодействуют со своей средой, ученые изучают, как планетарные системы, как и наши, соответствуют.
«Это все равно, что увидеть семейную фотографию нашей солнечной системы, когда это был просто малыш», — сказал Блейкли. «Невероятно подумать о том, как много мы можем узнать из одной системы».
Что дальше для PDS 70?
Возможно, самым интригующим открытием было обнаружение слабых, неразрешенного источника света в рамках протопланетического диска. Хотя природа этого излучения неясна, она может представлять собой структуру, подобную спиральному рычагу газа и пыли, или даже третья планета, также образующаяся в системе.
Последующие наблюдения с другими инструментами JWST, включая MIRI и NIRCAM, будут иметь решающее значение для подтверждения того, является ли сияние новой планетой, функцией диска или чем-то совершенно неожиданным.
Информация от: Университетом Виктории
