Нет карты, показывающей все миллиарды экзопланет, скрывающихся в нашей галактике - они такие далекие 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 неоткрытых 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 ранее были отсканированы на экзопланеты. В рамках этого исследования исследователи следовали на других 30, используя обсерваторию W. M. Keck на Гавайях и очень большой телескоп Европейской 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.
«Возможно, мы не найдем маленьких планет в этих системах, потому что на ранних этапах эти массивные тела разрушили строительные блоки скалистых планет, посылая их друг другу на высоких скоростях, вместо того, чтобы нежно сочетать их», - сказал соавтор Димитри Маве , адъюнкт-профессор астрономии Калтеха и старший научный сотрудник JPL.
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 - в результате 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 Авт.
