Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) Nagyon Nagy Távcsövének (Very Large Telescope – VLT) bolygóvadász műszere, a SPHERE elsőként készített egyértelmű képfelvételt egy fiatal csillag körüli porkorongban éppen születőben lévő bolygóról. A keletkező bolygó rést nyitott a nagyon fiatal PDS 70 jelű csillag körüli, a kísérő kialakulásához is anyagot szolgáltató gáz- és porkorongban. Az adatok szerint a bolygó légkörében felhők is úsznak.
A németországi, heidelbergi Max-Planck-Institut für Astronomie kutatóintézet csillagászainak vezetésével látványos felvétel készült egy, a PDS 70 katalógusjelű fiatal törpecsillag mellett éppen születőben lévő bolygóról. Az ESO Nagyon Nagy Távcsövén (Very Large Telescope – VLT) működő, napjaink egyik legnagyobb teljesítményű bolygóvadász műszere, a SPHERE segítségével a nemzetközi kutatócsoport most elsőként észlelt egyértelműen egy fiatal bolygót, a PDS 70b-t. A megszülető kísérő rést nyitott a központi csillag körüli, a keletkezéséhez is anyagot szolgáltató gáz- és poranyagban [1].
A SPHERE műszerrel a csillagászok a bolygó fényességét különböző hullámhossz-tartományokban is megmérték, amiből következtetni tudtak a légköri viszonyokra is.
Az új felvételeken tisztán látható a bolygó fényes pontja a felvétel elsötétített középpontjától jobbra. A bolygó durván hárommilliárd kilométerre kering a csillagtól, ami nagyjából a Nap–Uránusz távolságnak felel meg. Az adatok elemzéséből kiderül, hogy a PDS 70b egy, a Jupiter tömegének többszörösét kitevő óriásbolygó. Az égitest felszíne mintegy 1000 °C hőmérsékletű, sokkal forróbb tehát, mint a Naprendszer bármelyik bolygója.
A felvétel közepén kirajzolódó sötét folt a koronográf maszkja, amely kitakarja a központi csillag vakító fényét. Ez tette lehetővé a csillagászok számára, hogy megpillantsák a sokkal halványabb korongot és a kísérőbolygót. Enélkül a PDS 70 erős ragyogása teljesen elnyomná a bolygó fényét.
„A bolygók ilyen fiatal csillagok körüli korongokban születnek, ám eddig csak néhány, a bolygók jelenlétére közvetve utaló megfigyelés született csak róluk.” – magyarázza a még kialakulóban lévő PDS 70b-t felfedező kutatócsoportot vezető Miriam Keppler. – „A korábbi hasonló bolygójelöltek lehetnek egyéb képződmények is a korongban.”
A PDS 70 fiatal kísérőjének felfedezése izgalmas tudományos eredmény, ami máris további vizsgálatokat ösztönzött. Egy másik csillagászcsoport – amelynek tagjai között a felfedezőcsoportból is sokakat megtalálunk, köztük Kepplert is – további részleteket feltáró kiegészítő méréseket végeztek a bolygóról. Az itt bemutatott tiszta és látványos felvételen túl színképet is rögzítettek az égitestről. Ezeket az adatokat kiértékelve a csillagászok megállapították, hogy a bolygó légkörében felhők is lebeghetnek.
A PDS 70 bolygója átmeneti korongot hozott létre a csillag körül. Ez egy olyan protoplanetáris korong, amelyben tágas rés tátong. Ilyen résekkel szabdalt korongokat már évtizedek óta ismernek a csillagászok. Eddig csak gyanították, hogy ezek a bolygó-korong kölcsönhatás eredményeként jönnek létre. Most először láthatjuk is a korábban csak gyanított bolygót.
„Kepplerék eredményei új utat nyitnak a bolygófejlődés bonyolult és kevéssé értett korai szakaszának jobb megismeréséhez.” – teszi hozzá André Müller, a fiatal bolygót vizsgáló második kutatócsoport vezetője. – „A bolygókeletkezés jobb megértéséhez szükséges a fiatal csillagok korongjába még beágyazott bolygók megfigyelése.” A bolygó fizikai és légköri tulajdonságainak meghatározása révén a csillagászok ellenőrizni tudják a bolygókeletkezési elméleteket.
A porba burkolózó bolygókeletkezési folyamatba történő bepillantást az ESO SPHERE műszer lenyűgöző képességei tették lehetővé. A műszerrel közeli csillagok körüli exobolygók és anyagkorongok tanulmányozhatóak a nagy kontrasztú leképezés komoly kihívásokat támasztó technikájának segítségével. A SPHERE műszerrel dolgozó csillagászoknak még a központi csillag fényének koronográffal való kitakarását követően is körmönfont észlelési és adatfeldolgozási technikákat kell alkalmazniuk annak érdekében, hogy a halovány kísérőbolygó fénye kiemelkedjen a fényes központi csillag hátteréből [2]. Mindezt a műszer különböző hullámhosszakon és több időpontban is megteszi.
Thomas Henning, a Max-Planck-Institut für Astronomie igazgatója, aki mindkét kutatócsoportban vezető szerepet játszott, így foglalja össze ezt a tudományos kalandot: „Több mint egy évtizednyi megfeszített munkát követően készült el a csúcstechnológiájú SPHERE műszer, és most, az újszülött bolygók felfedezése révén végre learathatjuk munkánk gyümölcseit!”
Megjegyzés
[1] A korongot és a bolygót kimutató felvételek, valamint a bolygó színképfelvétele két felmérési program, a SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets) és a DISK (sphere survey for circumstellar DISK) keretében készültek. A SHINE célja 600 közeli fiatal csillag környezetének lefényképezése a közeli infravörös tartományban új exobolygók és korongok felfedezése és jellemzése reményében, a SPHERE által nyújtott nagy kontrasztra és nagy szögfelbontásra támaszkodva. A DISK program pedig már ismert fiatal bolygórendszereket és azok csillag körüli korongjait vizsgálja a bolygók és bolygórendszerek keletkezési feltételeinek és fejlődésének jobb megértése céljából.
[2] Annak érdekében, hogy elkülönítsék a bolygó halvány fényét a közeli fényes csillagtól, a csillagászok kifinomult módszere még a Föld forgását is kihasználja. Ilyenkor a SPHERE néhány órán keresztül folyamatosan készít felvételeket a csillag környezetéről, miközben a műszert annyira mozdulatlanul tartják, amennyire csak lehet. Ennek következtében a bolygó lassan elfordulni látszik a csillag körül annak fényudvarában. Ezután gondosan megtervezett algoritmusokkal az egyedi felvételek kombinálhatóak. Ennek keretében kiszűrik az észlelés alatt mozdulatlan struktúrákat, mint a csillag fényudvarát. Ami a szűrés után marad, az pedig az égbolttal együtt látszólag elforduló szerkezet – a bolygó és a korong fénye.
Forrás: ESO
A tudományos eredményeket közlő szakcikkek az Astronomy and Astrophysics folyóiratban fognak megjelenni:
M. Keppler és munkatársai: „Discovery of a planetary-mass companion within the gap of the transition disk around PDS 70”
A. Müller és munkatársai: „Orbital and atmospheric characterization of the planet within the gap of the PDS 70 transition disk”