Džinovska egzoplaneta, deset puta veća od Jupitera, skrivena u zvezdanoj prašini

Astronomi su uočili planetu ogromnih razmera, koja bi mogla biti i do deset puta veća od Jupitera, kako izranja iz zvezdane magle koja okružuje mladu zvezdu. Ranija posmatranja zvezde MP Mus (poznate i kao PDS 66), stare oko 13 miliona godina i udaljene oko 280 svetlosnih godina, nisu uspela da otkriju značajnije detalje u vrtložnom oblaku gasa i prašine protoplanetarnom disku koji je okružuje.

Međutim, kada su astronomi ponovo analizirali naizgled bezlični protoplanetarni disk ove zvezde koristeći objedinjene podatke iz teleskopa "Atakama Large Millimeter/submillimeter Array" (ALMA) i misije Evropske svemirske agencije Gaja, otkrili su da MP Mus, ipak, nije tako usamljena.

Tim je detektovao ogromnog gasovitog džina u protoplanetarnom disku MP Musa, koji je do tada bio skriven. Ovo predstavlja prvi put da je Gaja otkrila egzoplanetu – planetu izvan Sunčevog sistema – unutar protoplanetarnog diska, tj. diska materijala oko mladih zvezda iz kojih nastaju planete.

Takva otkrića su do sada bila izuzetno teška zbog smetnji izazvanih gasom i prašinom unutar diska. Pre ovog otkrića, astronomi su zabeležili samo tri pouzdane detekcije planeta unutar protoplanetarnih diskova.

Ovo novo otkriće moglo bi pomoći astronomima da lakše uoče novonastale planete oko mladih zvezda.

Mlade egzoplanete ulaze u „ritam“

Planete se formiraju unutar protoplanetarnih diskova kroz proces poznat kao akrecija jezgra, kada se sve veće čestice međusobno spajaju pod uticajem gravitacije, formirajući planetesimale, asteroide i na kraju planete.

Kako materijal iz diska biva „progutan“ ovim procesom, nove planete počinju da usecaju kanale u disku – nalik brazdama na vinil ploči.

Kada je ovaj tim 2023. godine prvi put posmatrao protoplanetarni disk oko MP Musa pomoću ALMA teleskopa, očekivali su da će upravo takve strukture i videti, ali ih nije bilo.

„Prvo smo posmatrali ovu zvezdu u trenutku kada smo već znali da većina diskova ima prstenove i praznine i nadao sam se da ćemo kod MP Musa uočiti neke karakteristike koje bi ukazivale na postojanje planete ili planeta“, rekao je vođa tima Alvaro Ribas iz Instituta za astronomiju Univerziteta u Kembridžu.

Umesto toga, tim je zatekao naizgled usamljenu zvezdu okruženu jednoličnim diskom gasa i prašine bez ikakvih tragova formiranja planeta.

„Naša ranija posmatranja prikazala su dosadan, ravan disk. Ali to nam je bilo čudno, jer je disk star između sedam i deset miliona godina. U disku te starosti, očekivali bismo bar neki dokaz formiranja planeta“, rekao je Ribas.

Zaintrigirani, tim je odlučio da ponovo pogleda MP Mus, koristeći ALMA, ali ovoga puta na dužim talasnim dužinama svetlosti. To im je omogućilo dublje posmatranje diska i otkrilo šupljinu blizu mlade zvezde, kao i još dve „rupe“ dalje u disku – koje nisu bile vidljive u prethodnim posmatranjima.

Dodatni dokazi o planetarnom pratiocu MP Musa uskoro su usledili.

Više od pukog prvenca za misiju Gaja

Dok su Alvaro Ribas i njegove kolege proučavali MP Mus pomoću ALMA teleskopa, istraživač Evropske južne opservatorije (ESO) Migel Vioke je posmatrao ovu mladu zvezdu pomoću sada penzionisanog svemirskog teleskopa Gaja, namenjenog za praćenje zvezda.

Ono što je Vioke otkrio jeste da ova mlada zvezda „poskakuje“, odnosno da se blago ljulja.

To je efekat koji se obično tumači kao gravitaciono povlačenje zvezde od strane planete u njenoj orbiti. Međutim, Vioke je znao da protoplanetarni disk MP Musa do tada nije pokazivao znake prisustva planeta.

„Moja prva reakcija bila je da sam sigurno pogrešio u proračunima, jer se za MP Mus znalo da ima disk bez ikakvih karakteristika. Upravo sam proveravao svoje proračune kada sam video da Alvaro drži predavanje o preliminarnim rezultatima koji prikazuju novootkrivenu unutrašnju šupljinu u disku, što je značilo da je ljuljanje koje sam detektovao stvarno i da je vrlo verovatno izazvano formiranjem planete“, objasnio je Vioke.

Istraživači su zatim udružili snage, kombinujući podatke Gaie i ALMA teleskopa uz pomoć kompjuterskog modeliranja, kako bi zaključili da ljuljanje verovatno izaziva gasoviti džin mase između tri i deset puta veće od mase Jupitera.

Ova ogromna planeta izgleda da kruži oko MP Musa na udaljenosti između jedne i tri astronomske jedinice (udaljenost Zemlje od Sunca čini jednu astronomsku jedinicu).

„Naš model je pokazao da, ako postavite džinovsku planetu unutar novootkrivene šupljine, možete objasniti i signal koji dolazi od Gaje. A korišćenjem dužih talasnih dužina u ALMA teleskopu mogli smo da vidimo strukture koje ranije nisu bile vidljive“, rekao je Ribas.

Osim što je ovo prvi put da je Gaja otkrila planetu unutar protoplanetarnog diska, ovo je ujedno i prvi put da je egzoplaneta, skrivena unutar diska, otkrivena indirektno – kombinovanjem preciznih podataka o kretanju zvezda iz misije Gaja sa dubinskim osmatranjima diska pomoću ALMA teleskopa.

„Verujemo da je upravo to jedan od razloga zašto je teško detektovati mlade planete unutar protoplanetarnih diskova – jer smo u ovom slučaju morali da koristimo podatke misija ALMA i Gaja zajedno“, rekao je Ribas.