Астрономия: Гигантские охотники на экзопланеты, ищите мусорные диски

Окт 11, 2017 Леонид Гляделов

Нет карты, показывающей все миллиарды экзопланет, скрывающихся в нашей галактике, - они настолько далеки и слабые по сравнению с их звездами, их трудно найти. Теперь астрономы, охотящиеся за новыми мирами, создали возможный указатель для гигантских экзопланет. 

Новое исследование показало, что гигантские экзопланеты, которые находятся на орбите далеко от своих звезд , чаще встречаются вокруг молодых звезд, у которых есть диск пыли и мусора, чем у людей без дисков. Исследование, опубликованное в « Астрономическом журнале» , фокусировалось на планетах более чем в пять раз больше массы Юпитера.

 Это исследование является самым большим на сегодняшний день звездами с пыльными осколочными дисками и нашло лучшее доказательство того, что гигантские планеты несут ответственность за сохранение этого материала под контролем.

Наши исследования важны для того, как будущие миссии планируют наблюдать за звездами», - сказала Тиффани Мешкат, ведущий автор и помощник научного сотрудника в IPAC / Caltech в Пасадене, штат Калифорния. Мешкат работал над этим исследованием в качестве докторанта в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене. «Многие планеты, которые были обнаружены с помощью прямой визуализации, были в системах с обломками, и теперь мы знаем, что пыль может быть индикатором не открытых миров.

Астрономы обнаружили, что вероятность нахождения долговременных гигантских планет в девять раз больше для звезд с дисками, чем звезды без дисков. Выпускник Caltech Марта Брайан выполнила статистический анализ, который определил этот результат.

Исследователи объединили данные из 130 однозвездных систем с мусорными дисками, обнаруженными Космическим телескопом NASA Spitzer, и сравнили их с 277 звездами, которые, как представляется, не представляют собой диски. Две звездные группы составляли от нескольких миллионов до одного миллиарда лет. Из 130 звезд, 100 были ранее проверены на экзопланеты. В рамках этого исследования исследователи следовали за другими 30, используя обсерваторию WM Keck на Гавайях и очень большой телескоп Европейской части Южной обсерватории в Чили. Они не обнаружили никаких новых планет в этих 30 системах, но дополнительные данные помогли охарактеризовать обилие планет в системах с дисками.

В исследовании прямо не объясняется, почему гигантские экзопланеты будут вызывать образование образов мусора. Авторы исследования предполагают, что массивная гравитация планет-гигантов заставляет маленькие тела, называемые планетезималями, сталкиваться с яростными явлениями, а не формировать правильные планеты и оставаться на орбите как часть диска.

С другой стороны, гигантские экзопланеты легче обнаружить, чем скалистые планеты, и вполне возможно, что в этих системах есть некоторые, которые еще не найдены.

Наша собственная солнечная система является домом для газовых гигантов, ответственных за создание «обломков» - пояс астероидов между Марсом и Юпитером, сформированный Юпитером, и пояс Койпера, сформированный Нептуном. Многие из систем Meshkat и Mawet также имеют два пояса, но они также намного моложе нашей - до 1 миллиарда лет, по сравнению с нынешним возрастом нашей системы в 4,5 миллиарда лет. Молодежь этих систем отчасти объясняет, почему они содержат гораздо больше пыли, возникающей из-за столкновений мелких тел, чем у нас.

Одной из систем, обсуждаемой в исследовании, является Beta Pictoris, которая непосредственно отображается с наземных телескопов. Эта система имеет диск с мусором, кометы и одну подтвержденную экзопланету . Фактически, ученые предсказали существование этой планеты задолго до ее подтверждения, основываясь на присутствии и структуре выдающегося диска.

В другом сценарии наличие двух пылевых поясов в одном диске с мусором указывает на то, что в системе имеется больше планет, сила тяжести которых поддерживает эти пояса, как это имеет место в системе HR8799 из четырех гигантских планет. Гравитационные силы гигантских планет подталкивают мимо комет внутрь к звезде, что может имитировать период истории нашей солнечной системы около 4 миллиардов лет назад, известный как поздняя тяжелая бомбардировка. Ученые считают, что в этот период миграция Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна отклонила пыль и мелкие тела в поясах Койпера и астероидов, которые мы видим сегодня. Когда Солнце было молодым, в нашей солнечной системе было бы намного больше пыли.

«Показывая астрономам, где будущие миссии, такие как Космический телескоп Джеймса Вебба (NASA), имеют лучший шанс найти гигантские экзопланеты, это исследование прокладывает путь к будущим открытиям», - сказал Карл Стапельфельдт из JPL, главный научный сотрудник Бюро исследований геопространственной разведки НАСА и исследования.