Αστρονόμοι εντόπισαν έναν πλανήτη-τέρας, ο οποίος θα μπορούσε να έχει μέγεθος έως και δέκα φορές μεγαλύτερο από τον Δία , να αναδύεται από την αστρική ομίχλη που περιβάλλει ένα νεαρό αστέρι.

Προηγούμενες παρατηρήσεις του άστρου MP Mus (γνωστού και ως PDS 66), ηλικίας περίπου 13 εκατομμυρίων ετών, που βρίσκεται περίπου 280 έτη φωτός μακριά, δεν είχαν καταφέρει να διακρίνουν χαρακτηριστικά στο στροβιλιζόμενο νέφος αερίου και σκόνης, ή πρωτοπλανητικό δίσκο, που το περιβάλλει.

Ωστόσο, όταν οι αστρονόμοι επανεξέτασαν τον φαινομενικά άχαρο πρωτοπλανητικό δίσκο αυτού του άστρου χρησιμοποιώντας συνδυασμένα δεδομένα από το Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) και την αποστολή Gaia του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), διαπίστωσαν ότι μπορεί τελικά να μην είναι και τόσο “μόνος”.

Η ομάδα ανίχνευσε έναν τεράστιο αέριο γίγαντα που περιβάλλει τον πρωτοπλανητικό δίσκο του MP Mus, ο οποίος ήταν κρυμμένος προηγουμένως. Αυτή είναι η πρώτη φορά που η Gaia εντόπισε έναν εξωηλιακό πλανήτη ή «εξωπλανήτη» που βρίσκεται σε έναν πρωτοπλανητικό δίσκο.

Τέτοιου είδους ανιχνεύσεις ήταν συνήθως δύσκολες λόγω παρεμβολών από το αέριο και τη σκόνη του πρωτοπλανητικού δίσκου. Μέχρι τώρα, οι αστρονόμοι έχουν κάνει μόνο τρεις ισχυρές ανιχνεύσεις πλανητών μέσα σε πρωτοπλανητικούς δίσκους.

Αυτό το νέο εύρημα θα μπορούσε να βοηθήσει τους αστρονόμους να αναζητήσουν πιο πρόσφατα σχηματισμένους πλανήτες γύρω από νεογέννητα αστέρια.

Οι πλανήτες σχηματίζονται μέσα σε πρωτοπλανητικούς δίσκους μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται συσσώρευση πυρήνα, όταν όλο και μεγαλύτερα σωματίδια κολλάνε μεταξύ τους μέσω της βαρύτητας, σχηματίζοντας πλανητοειδή, αστεροειδείς και τελικά πλανήτες.

Καθώς υλικό από τον πρωτοπλανητικό δίσκο απορροφάται μέσω αυτής της διαδικασίας και οι πλανήτες που δημιουργούνται αρχίζουν να χαράζουν κανάλια στον δίσκο, παρόμοια με τις αυλακώσεις σε έναν δίσκο βινυλίου.

Όταν αυτή η ομάδα παρατήρησε για πρώτη φορά τον πρωτοπλανητικό δίσκο γύρω από τον MP Mus το 2023 με το ALMA, αυτές ήταν οι δομές που περίμεναν να δουν. Δομές που έλειπαν.

«Παρατηρήσαμε για πρώτη φορά αυτό το αστέρι όταν μάθαμε ότι οι περισσότεροι δίσκοι έχουν δακτυλίους και κενά, και ήλπιζα να βρω χαρακτηριστικά γύρω από τον MP Mus που θα μπορούσαν να υποδηλώνουν την παρουσία ενός ή περισσότερων πλανητών», δήλωσε σε ανακοίνωσή του ο επικεφαλής της ομάδας Álvaro Ribas από το Ινστιτούτο Αστρονομίας του Κέιμπριτζ.

Αυτό που ανακάλυψε η ομάδα ήταν ένα φαινομενικά μοναχικό αστέρι που περιβαλλόταν από έναν άμορφο δίσκο αερίου και σκόνης, ο οποίος δεν είχε κανένα από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα σχηματισμού πλανητών .

«Οι προηγούμενες παρατηρήσεις μας έδειξαν έναν βαρετό, επίπεδο δίσκο», είπε ο Ρίμπας. «Αλλά αυτό μας φάνηκε περίεργο, καθώς ο δίσκος είναι ηλικίας μεταξύ επτά και δέκα εκατομμυρίων ετών.

«Σε έναν δίσκο αυτής της ηλικίας, θα περιμέναμε να δούμε κάποια στοιχεία για τον σχηματισμό πλανητών».

Με αμείωτη την περιέργειά της, η ομάδα άρχισε να εξετάζει ξανά τον MP Mus χρησιμοποιώντας το ALMA, αλλά σε μεγαλύτερα μήκη κύματος φωτός. Αυτό τους επέτρεψε να ερευνήσουν βαθύτερα, ανακαλύπτοντας μια κοιλότητα στον δίσκο κοντά στο νεαρό άστρο και δύο ακόμη «οπές» πιο έξω, οι οποίες απουσίαζαν όλες στις προηγούμενες παρατηρήσεις.

Κάτι παραπάνω από μια πρωτιά για τη Γαία

Καθώς ο Ribas και οι συνάδελφοί του εξέταζαν τον MP Mus με το ALMA, ο ερευνητής του Ευρωπαϊκού Νότιου Αστεροσκοπείου (ESO), Miguel Vioque, εξέταζε το νεαρό αστέρι χρησιμοποιώντας το πλέον αποσυρμένο διαστημόπλοιο παρακολούθησης άστρων Gaia.

Αυτό που ανακάλυψε ο Vioque ήταν ότι αυτό το νεαρό αστέρι « ταλαντεύεται ». Αυτό είναι κάτι που συνήθως θα ήταν το αποτέλεσμα ενός πλανήτη σε τροχιά που τραβάει βαρυτικά ένα αστέρι, αλλά ο Vioque γνώριζε ότι ο πρωτοπλανητικός δίσκος του MP Mus είχε, μέχρι εκείνο το σημείο, εμφανιστεί κενός όσον αφορά τους πλανήτες.

«Η πρώτη μου αντίδραση ήταν ότι πρέπει να έκανα κάποιο λάθος στους υπολογισμούς μου, επειδή ο MP Mus ήταν γνωστό ότι είχε έναν δίσκο χωρίς χαρακτηριστικά», εξήγησε ο Vioque. «Επεξεργαζόμουν τους υπολογισμούς μου όταν είδα τον Álvaro να δίνει μια ομιλία παρουσιάζοντας τα πρώτα αποτελέσματα μιας πρόσφατα ανακαλυφθείσας εσωτερικής κοιλότητας στον δίσκο, πράγμα που σήμαινε ότι η ταλάντωση που ανίχνευα ήταν πραγματική και είχε καλή πιθανότητα να προκαλείται από έναν σχηματιζόμενο πλανήτη».

Οι ερευνητές συνεργάστηκαν, συνδυάζοντας τα δεδομένα της Gaia και της ALMA με κάποια βοήθεια σε υπολογιστικά μοντέλα, για να διαπιστώσουν ότι η ταλάντωση πιθανότατα προκαλείται από έναν αέριο γίγαντα με μάζα μεταξύ τριών και δέκα φορές μεγαλύτερη από αυτή του Δία .

Αυτός ο γιγάντιος πλανήτης φαίνεται να περιστρέφεται γύρω από τον MP Mus.

«Η εργασία μας στη μοντελοποίηση έδειξε ότι αν βάλουμε έναν γιγάντιο πλανήτη μέσα στην νεοανακαλυφθείσα κοιλότητα, μπορούμε επίσης να εξηγήσουμε το σήμα της Γαίας», είπε ο Ρίμπας. «Και η χρήση των μεγαλύτερων μηκών κύματος του ALMA μας επέτρεψε να δούμε δομές που δεν μπορούσαμε να δούμε πριν».

Εκτός του ότι είναι η πρώτη φορά που το Gaia εντόπισε έναν πλανήτη μέσα σε έναν πρωτοπλανητικό δίσκο, αυτή είναι η πρώτη φορά που ένας ενσωματωμένος εξωπλανήτης ανακαλύφθηκε έμμεσα συνδυάζοντας ακριβή δεδομένα κίνησης αστεριών από το Gaia με εις βάθος παρατηρήσεις του δίσκου, ευγενική προσφορά του ALMA.

«Πιστεύουμε ότι αυτός μπορεί να είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους είναι δύσκολο να ανιχνευθούν νέοι πλανήτες σε πρωτοπλανητικούς δίσκους, επειδή σε αυτή την περίπτωση, χρειαζόμασταν μαζί τα δεδομένα από το ALMA και το Gaia», δήλωσε ο Ribas. «Το μεγαλύτερο μήκος κύματος του ALMA είναι εξαιρετικά χρήσιμο, αλλά η παρατήρηση σε αυτό το μήκος κύματος απαιτεί περισσότερο χρόνο στο τηλεσκόπιο».

Ο Ρίμπας ελπίζει ότι οι μελλοντικές αναβαθμίσεις του ALMA, εκτός από τα επερχόμενα τηλεσκόπια, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ακόμη βαθύτερη διερεύνηση των πρωτοπλανητικών δίσκων.

Αυτό όχι μόνο θα αποκάλυπτε έναν μέχρι τώρα άγνωστο πληθυσμό νεαρών ενσωματωμένων εξωπλανητών, αλλά θα μπορούσε να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε πώς δημιουργήθηκε το ηλιακό σύστημα πριν από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια.

Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύθηκε στις 14 Ιουλίου στο περιοδικό Nature Astronomy.

(photo: pexels)