Hubble descoperă o protoplanetă care ar putea răsturna modele de formare a planetelor

Telescopul spațial Hubble de la NASA a înregistrat dovezi directe ale formării unei protoplanete asemănătoare lui Jupiter, prin ceea ce cercetătorii descriu drept un „proces intens și violent”. Această descoperire susține o teorie mult discutată despre modul în care s-au format planete precum Jupiter, numită „instabilitatea discului”.

Noua lume aflată în construcție este încorporată într-un disc protoplanetar de praf și gaz cu o structură spirală distinctivă care orbitează în jurul ei, înconjurând o stea tânără, estimată la aproximativ două milioane de ani. Era cam la vârsta sistemului nostru solar când formarea planetei era în curs de desfășurare. (Sistemul solar are în prezent 4,6 miliarde de ani.)

„Natura este inteligentă, poate produce planete în multe moduri diferite”, a spus Thayne Currie de la Telescopul Subaru și Eureka Scientific, autorul principal al studiului.

Toate planetele sunt făcute din material care a apărut pe un disc stelar. Teoria dominantă a formării planetelor joviane se numește „acreție de miez”, o abordare de jos în sus în care planetele încorporate în disc cresc din corpuri minuscule – variind în dimensiune de la boabe de praf la roci – și se ciocnesc și se lipesc împreună în timp ce orbitează o stea. Acest miez gazos se acumulează apoi încet de pe disc. În schimb, abordarea instabilității discului este un model de sus în jos în care, pe măsură ce un disc masiv din jurul stelei se răcește, gravitația face ca discul să se dezintegreze rapid în unul sau mai multe fragmente din masa planetei.

Planeta nou formată, numită AB Aurigae b, este probabil de aproximativ nouă ori mai mare decât Jupiter și orbitează în jurul stelei sale gazdă la o distanță uriașă de 8,6 miliarde de mile – mai mult de două ori distanța lui Pluto față de soarele nostru. La această distanță, ar dura foarte mult timp, dacă s-ar întâmpla, pentru ca o planetă de dimensiunea lui Jupiter să se formeze prin acumulare primară. Acest lucru îi conduce pe cercetători la concluzia că instabilitatea discului a permis acestei planete să se formeze la o distanță atât de mare. Acesta contrastează puternic cu previziunile privind formarea planetelor de către modelul larg acceptat de acumulare a miezului.

Noua analiză combină datele de la două instrumente Hubble: spectrometrul de imagistică al telescopului spațial și camera cu infraroșu apropiat și spectrograful cu mai multe obiecte. Aceste date au fost comparate cu cele obținute de la cel mai recent instrument de imagistică planetară numit SCExAO pe telescopul Subaru de 8,2 metri al Japoniei, situat la vârful Mauna Kea, Hawaii. Bogăția de date de la telescoapele spațiale și terestre s-a dovedit a fi crucială, deoarece este foarte dificil să distingem planetele minore de proprietățile complexe ale discului care nu au nimic de-a face cu planetele.

„Explicarea acestui sistem este foarte dificilă”, a spus Corey. „Acesta este unul dintre motivele pentru care avem nevoie de Hubble pentru acest proiect – o imagine curată pentru a separa mai bine lumina de disc și de orice planetă”.

Natura însăși ne-a dat și ea o mână de ajutor: discul masiv de praf și gaz care orbitează stele AB Aurigae s-a înclinat aproape direct spre vederea noastră de pe Pământ.

Curie a subliniat că longevitatea lui Hubble a jucat un rol special în a ajuta cercetătorii să măsoare orbita protoplanetei. Inițial a fost foarte sceptic că AB Aurigae b ar fi o planetă. Datele de arhivă de la Hubble, combinate cu imaginile de la Subaru, s-au dovedit un punct de cotitură în schimbarea sa de gândire.

„Nu am reușit să detectăm această mișcare de un an sau doi”, a spus Corey. „Hubble a furnizat o linie de referință de timp, împreună cu datele Subaru, timp de 13 ani, care a fost suficient pentru a putea detecta mișcarea orbitală”.

„Acest rezultat îmbunătățește observațiile de la sol și din spațiu și ne vom întoarce în timp cu observațiile de arhivă Hubble”, a adăugat Olivier Guyon de la Universitatea din Arizona, Tucson și Telescopul Subaru, Hawaii. „AB Aurigae b a fost acum privit la mai multe lungimi de undă și a apărut o imagine consistentă – o imagine foarte solidă”.

Rezultatele echipei au fost publicate în numărul din 4 aprilie al astronomie naturală.

„Această nouă descoperire este o dovadă puternică că unele planete gigantice gazoase se pot forma prin mecanismul instabilității discului”, a spus Alan Buss de la Carnegie Institution for Science din Washington, DC. „În cele din urmă, gravitația este tot ceea ce contează, deoarece rămășițele procesului de formare a stelelor vor ajunge împreună prin gravitație pentru a forma planete, într-un fel sau altul.”

Înțelegerea primelor zile ale formării planetelor asemănătoare lui Jupiter oferă astronomilor un context mai mare în istoria sistemului nostru solar. Această descoperire deschide calea pentru studii viitoare ale compoziției chimice a discurilor protoplanetare, cum ar fi AB Aurigae, inclusiv telescopul spațial James Webb de la NASA.