Группа американских астрономов выдвинула гипотезу о том, что спиральные диски, вращающиеся вокруг молодых звезд, могут свидетельствовать о том, что внутри этих дисков вращаются огромные, пока еще невидимые планеты.
Хотя астрономы каталогизировали тысячи планет, вращающихся вокруг других звезд, очень трудно наблюдать начальную стадию формирования экзопланет, потому что они формируются в диске из газа и пыли, окружающем только что родившуюся звезду. Мы называем этот диск протопланетным.
Выводы о том, что планеты могут обнаруживать свое присутствие, модифицируя протопланетный диск, в значительной степени основаны на детальном компьютерном моделировании, чтобы показать, как развивается газопылевой диск вокруг только что родившейся звезды. Моделирование было выполнено двумя командами НАСА под руководством Рубинга Донга из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Чжаохуана Чжу из Принстонского университета. Их исследование было опубликовано 5 августа в The Astrophysical Journal Letters.
Трудно обнаружить предполагаемую планету в ярком протопланетном диске, окружающем молодую звезду. Если в результате исследований астрономы смогут определить особенности строения диска и выяснить, что они созданы планетой, которую нельзя увидеть, это будет неопровержимым доказательством того, как образуются планеты. Этот метод обнаружения внесолнечных планет значительно отличается от тех, которые использовались до сих пор. Это может помочь астрономам обнаруживать планеты на ранних этапах их цикла формирования и определять, когда, как и где они формируются.
Промежутки и кольца, наблюдаемые в других протопланетных дисках, указывают на невидимые планеты, встроенные в диск. Однако просветы, возможно, «расчищенные» гравитацией планеты, часто не помогают определить ее положение, в том числе и потому, что система многих планет может образовывать общий разрыв, что также затрудняет оценку их числа и массы.
Наземные телескопы сфотографировали два огромных спиральных рукава вокруг двух молодых звезд SAO 206462 и MWC 758. Несколько других близких звезд также имеют спиральные структуры. Если протопланетный диск был очень массивным, у него было достаточно собственной гравитации, чтобы стать нестабильным и создать волнообразные узоры. Однако диски вокруг SAO 206462 и MWC 758 имеют массу, которая, вероятно, составляет несколько процентов от массы их родительских звезд, и поэтому гравитационно стабильны.
Команда создала компьютерную симуляцию динамики диска и того, как излучение звезды распространяется через диск, содержащий планету. Это моделирование создает спиральные структуры, очень похожие на наблюдаемые. Гравитационное взаимодействие между диском и планетой создает области, в которых увеличивается плотность газа и пыли. Дифференциальное вращение диска вокруг звезды размывает эти чрезмерно плотные области в спиральные волны. Теперь астрономы знают, как планеты образуют спиральные рукава диска. Эти симуляции также показывают, что спиральные рукава предоставляют информацию не только о невидимой планете, но также о ее положении и массе. Они также показывают, что если бы не было планет, диск был бы «гладким». Чтобы были созданы огромные спиральные рукава, которые можно увидеть в SAO 206462 и MWC 758,
Первая планета, вращающаяся вокруг обычной звезды (не пульсара), была открыта в 1995 году. Благодаря наземным телескопам и миссии «Кеплер» астрономы уже каталогизировали несколько тысяч экзопланет. Однако, поскольку эти планеты находятся в довольно старых звездных системах, это не дает прямого указания на то, как они формируются. Существует много теорий формирования планет, но очень мало исследований, основанных на прямом наблюдении, подтверждающих эти гипотезы.