Молодые звезды окружены хаосом: облака газа, пыли и льда кружатся в так называемом протопланетном диске. И когда гравитация связывает этот материал вместе, рождаются планеты. Используя массив радиотелескопов ALMA в Чили, исследователи разработали новую технику для измерения и датирования молодых экзопланет, формирующихся в этих протопланетных дисках.
В большинстве случаев ученые могут использовать мощные телескопы для наблюдения за затемнением звезд. Если в ярком свете звезды видна темная область — скорее всего, это экзопланета, проходящая между Землей и наблюдаемым объектом. Однако в данном случае исследователи специально решили сфокусировать внимание на молодых экзопланетах, которые находятся далеко от своих звезд и потому их невозможно четко увидеть с помощью традиционных методов. «Это все равно, что пытаться разглядеть светлячка перед маяком», — пояснил Роман Рафиков, профессор Кембриджского университета и Института космических исследований.
Новая техника команды также использует непрямую форму наблюдения для изучения экзопланет: вместо того, чтобы искать транзиты, они ищут необычные образования, такие как дуги или скопления, которые формируются в протопланетном диске.
«Должно быть что-то, что заставляет эти структуры формироваться. Один из возможных механизмов образования этих структур — и, безусловно, самый интригующий — заключается в том, что частицы пыли, которые мы видим в виде дуг и сгустков, концентрируются в центрах вихрей жидкой материи: по сути, это небольшие ураганы, которые могут быть вызваны определенной нестабильностью на края промежутков, «вырезанных» планетами в протопланетных дисках», — добавил ученый.
Изучая свойства вихрей, для формирования которых требуется определенное количество времени и массы, астрономы могут оценить возраст и массу создавшей их экзопланеты.
«Наши ограничения могут быть объединены с ограничениями, обеспечиваемыми другими методами, что позволит улучшить понимание планетарных характеристик и путей формирования планет в этих системах», — отметил Рафиков. Две статьи об исследованиях группы были опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: одна о самом явлении, а другая — об использовании вихрей для измерения и датирования экзопланет.