Astronomët Imazhojnë drejtpërdrejt një planet me madhësinë e Jupiterit që rrotullohet rreth një ylli të ngjashëm me diellin

Sipas teorisë më të pranuar gjerësisht, sistemet planetare formohen nga re të mëdha pluhuri dhe gazi që formojnë disqe rreth yjeve të rinj. Me kalimin e kohës, këto disqe grumbullohen për të krijuar planetë me madhësi, përbërje dhe distancë të ndryshme nga ylli i tyre mëmë. Në dekadat e fundit, vëzhgimet në gjatësitë e valëve infra të kuqe të mesme dhe të largëta kanë çuar në zbulimin e disqeve të mbeturinave rreth yjeve të rinj (më pak se 100 milionë vjet të vjetër). Kjo i ka lejuar astronomët të studiojnë sistemet planetare në historinë e tyre të hershme, duke ofruar një pasqyrë të re se si sistemet formohen dhe evoluojnë.

Kjo përfshin konsorciumin SpHere INfrared for Exoplanets (SHINE), një ekip ndërkombëtar astronomësh të përkushtuar për të studiuar sistemet e yjeve në formim. Duke përdorur teleskopin shumë të madh të ESO-s (VLT), bashkëpunimi SHINE kohët e fundit vëzhgoi dhe karakterizoi diskun e mbeturinave të një ylli të afërt (HD 114082) në gjatësi vale të dukshme dhe infra të kuqe. Të kombinuara me të dhënat nga Sateliti Hapësinor i Ekzoplanetit Transitues (TESS) të NASA-s, ata ishin në gjendje të imazhin drejtpërdrejt një gjigant gazi shumë herë më të madh se Jupiteri (një “Super-Jupiter”) i ngulitur brenda diskut.

Ekipi i SHINE u drejtua nga Dr. Natalia Engler e Institutit për Fizikën e Grimcave dhe Astrofizikën (IPA) në ETH Cyrih. Asaj iu bashkuan astronomë nga Observatori Evropian Jugor (ESO), Instituti Shkencës i Teleskopit Hapësinor (STScI), Instituti Max-Planck për Astronomi, Instituti i Astronomisë dhe Astrofizikës Academia Sinica, si dhe observatorë dhe universitete të shumta. Punimi që përshkruan gjetjet e tyre u shfaq kohët e fundit në revistën Astronomy & Astrophysics.

Siç thonë ata në punimin e tyre, ekipi u mbështet në instrumentin Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) në VLT për të marrë imazhe optike dhe afër IR të HD 114082, një yll i tipit F (një xhuxh i verdhë-bardhë ) i vendosur në shoqatën Scorpius-Centaurus – një grumbull yjor që ndodhet rreth 310 vite dritë nga Toka. Ashtu si 500 yjet e anketuar nga ekipi SHINE, HD 114082 është një yll i ri i rrethuar nga një disk mbeturinash protoplanetare (nga i cili formohen planetët). Vëzhgimet e këtyre disqeve në dekadat e fundit kanë treguar se ato janë pjesë përbërëse e sistemeve planetare:

Siç tha Dr. Engler për Universe Today me email, këto sondazhe datojnë që nga viti 1983 dhe zbulimi i diskut të parë rreth Vega. Që atëherë, dhjetëra sondazhe janë kryer në gjatësi vale infra të kuqe dhe dritë të shpërndarë duke përdorur teleskopë me bazë hapësinore si Observatori Hapësinor Herschel dhe teleskopët e nderuar Hubble dhe me bazë tokësore si Atacama Large Milimeter-nënmilimetër Array (ALMA), Gemini Planet Imager (GMI) dhe SPHERE/VLT. Siç shpjegoi ajo:

“Këto studime dhanë informacion të vlefshëm në lidhje me formimin dhe evolucionin e sistemeve planetare pasi planetët janë formuar nga, banojnë dhe ndërveprojnë me materialin e pluhurit. Disqet e mbeturinave të reja (në njëqind milionë vitet e para) gjurmojnë proceset e formimit të planetit tokësor, dhe kështu studimi i tyre na ndihmon të kuptojmë ndërveprimin dinamik dhe evolucionin e planetëve tokësorë, në veçanti të Tokës, në sistemin e ri Diellor.

Duke përdorur Sphere, Engler dhe ekipi i saj vëzhguan HD 114082 në optik dhe afër infra të kuqe duke përdorur teknikat e imazhit diferencial këndor (ADI) dhe imazhin diferencial polarimetrik (PDI). I pari konsiston në marrjen e imazheve me kontrast të lartë nga një teleskop lartësi-azimut ndërsa rrotulluesi i instrumentit është i fikur, duke lejuar që instrumenti dhe optika e teleskopit të qëndrojnë në linjë dhe fusha e shikimit të rrotullohet në lidhje me instrumentin. Kjo e fundit përfshin kombinimin e polarizimeve të ndryshme të incidentit të dritës dhe matjen e komponentëve të polarizimit specifik të transmetuar ose të shpërndarë nga objekti.

Të dyja teknikat janë përdorur gjerësisht në studimin e disqeve të mbeturinave rreth yjore dhe (sipas Engler) zbuluan disa gjëra interesante rreth HD 114082:

“Imazhet tona zbuluan një rrip të ndritshëm planetezmal në një distancë prej 35 AU nga ylli pritës, shumë i ngjashëm me rripin Kuiper në sistemin diellor. Rripi i mbeturinave është i prirur në 83° dhe ka një zgavër të gjerë të brendshme. Grimcat e pluhurit, të cilat i gjurmojmë në këtë vëzhgim, kanë përmasa rreth 5 mikron dhe një albedo shpërndarjeje relativisht të lartë prej 0,65; kjo do të thotë se ata shpërndajnë gati dy të tretat e rrezatimit yjor në hyrje dhe thithin vetëm një të tretën e tij. Drita e shpërndarë ka një shkallë relativisht të ulët të polarizimit linear me një maksimum prej 17%, e cila, megjithatë, është e krahasueshme me vlerat e polarizimit për pluhurin kometar në sistemin diellor.

Ekipi gjithashtu konsultoi të dhënat nga TESS për të konfirmuar praninë e një shoqëruesi super-Jupiter, i cili u zbulua për herë të parë nga observatori në vitin 2021 duke përdorur fotometrinë e tranzitit (aka. Metoda e Transitit). Në përputhje me këto të dhëna, Engler dhe kolegët e saj konfirmuan se planeti rrotullohet rreth yllit të tij mëmë në afërsisht 0.7 AU – afërsisht të njëjtën distancë midis Venusit dhe Diellit. Vëzhgimet e fundit të bazuara në matjet e shpejtësisë radiale konfirmuan këtë planet dhe dhanë vlerësime të masës rreth tetë herë më të madhe se Jupiteri.

“HD 114082 ofron një shembull për sistemet e reja planetare, ku prania e shoqëruesve planetarë të yllit pritës është konstatuar nga zbulimi i një disku mbeturinash,” shtoi Engler. “Kjo konfirmon konsideratat teorike të sistemeve të mbeturinave si udhërrëfyes për planetët e rinj. Studimi i këtij dhe sistemeve të tjera planetare të ngjashme do t’i lejojë [astronomët] të krijojnë një lidhje midis vetive të rripave Kuiper ekstrasolar dhe planetëve që banojnë brenda tyre.

Implikimet e këtij studimi shkojnë përtej studimit të yjeve të rinj dhe sistemeve planetare që janë ende në formim. Ato janë gjithashtu domethënëse për studimin e Sistemit tonë Diellor, i cili ka disa paralele interesante me këto mjedise protoplanetare. Tha Engler:

“Studimet e drejtpërdrejta të imazhit të dekadës së fundit tregojnë se materiali rreth yjor në shumë disqe mbeturinash është i kufizuar në struktura të ngjashme me unazën, të ngjashme me dy rripat e mbeturinave në sistemin diellor: brezi Edgeworth-Kuiper dhe brezi kryesor i asteroidëve. Zgavrat brenda rripave ekstradiellorë Kuiper janë të lakuar nga planetë të padukshëm, të cilët lënë gjurmët e tyre në shpërndarjen e pluhurit të mbeturinave, të tilla si deformime, grumbuj dhe ekscentricitete të rripit.

Së fundmi, ky studim demonstron përdorimin dhe efektivitetin në rritje të studimeve të imazhit direkt, të cilat janë të mundshme falë instrumenteve të përmirësuara, aftësisë së imazhit dhe metodave të ndarjes së të dhënave. Në të ardhmen e afërt, instrumentet e gjeneratës së ardhshme do të lejojnë studime edhe më të sakta dhe më të hollësishme të imagjinatës së drejtpërdrejtë. Këto përfshijnë observatorë me bazë hapësinore si JWST dhe Teleskopi Hapësinor Roman Nancy Grace dhe teleskopë me bazë tokësore si Teleskopi Ekstremisht i Madh (ELT), Teleskopi Giant Magellan dhe Teleskopi Tridhjetë Metër (TMT).

Duke studiuar gjeometrinë dhe veçoritë asimetrike në disqet e mbeturinave, astronomët mund të parashikojnë vendndodhjen dhe masat e planetëve që nuk janë ende të dallueshme me instrumentet aktuale. “Imazhi i drejtpërdrejtë bën të mundur studimin e vetive të shpërndarjes së grimcave të pluhurit rreth yjeve të largët,” shtoi Engler. “Këto veti përmbajnë informacion rreth përbërjes, formës dhe madhësisë së grimcave, dhe kështu ne mund të fitojmë njohuri mbi përbërjen e blloqeve ndërtuese të ekzoplaneteve.”