Найден кандидат на роль планетарного диска

Астрономы, возможно, обнаружили газовый диск вокруг планеты, вращающейся вокруг молодой звезды AS 209. Это один из четырех кандидатов в орбитальные диски, обнаруженных до сих пор, и эти наблюдения дают первую оценку массы газа в планетарном диске.

Диски в дисках
Диски из газа и пыли, которые собираются вокруг молодых звезд, формируют планеты. Благодаря радионаблюдениям с высоким разрешением с помощью таких инструментов, как Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка (ALMA) , мы можем изучить эти диски в мельчайших подробностях и попытаться поймать процесс формирования планет.

Недавно ученые использовали ALMA для наблюдения за пятью близлежащими околозвездными дисками в высоком разрешении в рамках программы наблюдений Molecules with ALMA at Planet-forming Scales (MAPS). Используя данные MAPS, группа под руководством Джейхана Бэя (Университет Флориды) нашла доказательства того, что звезда AS 209 возрастом 1,6 миллиона лет имеет диск внутри диска — орбитальный диск вокруг скрытой планеты, вращающейся далеко от центральной звезды.

Может планета?
Бэ и его коллеги проанализировали новые наблюдения ALMA за радиоизлучением трех форм окиси углерода и архивные наблюдения за излучением пыли диаметром 1,25 мм. Некоторые данные свидетельствуют о том, что команда обнаружила угарный газ, принадлежащий планетарному диску, внутри большего диска, окружающего AS 209:

1. Наблюдения за монооксидом углерода ( 12CO ) показывают щель шириной 78 а.е. в газе AS 209 на расстоянии 200 а.е. от центральной звезды, в том же месте, что и щель, видимая на изображениях диска в рассеянном свете. Это говорит о том, что молодая планета вырезает в диске брешь;
2. Данные 12 CO показывают локальные изменения скорости газа вблизи этого промежутка, которые могут быть результатом того, что встроенная планета разрушает газ в диске;
3. Наблюдения 13 СО показывают точечные источники 206 а.е. от центральной звезды — прямо в центре щели 12 СО и близко к возмущению скорости. Учитывая разрешающую способность ALMA, точечный характер объекта указывает на то, что его диаметр не превышает 14 а.е.

Возможный точечный источник
Основываясь на этих наблюдениях, Бэ и его коллеги подсчитали, что околопланетный диск содержит около 30 земных масс газа и только 2,2 лунных массы пыли, что предполагает низкое отношение пыли к газу, равное 0,0009. При температуре 35 К газ примерно на 13 К теплее, чем ожидалось, учитывая его расстояние от центральной звезды. Вероятно, это означает, что вблизи планетарного диска есть дополнительный источник тепла, такой как аккреция планетой или турбулентность внутри диска.

В AS 209 находится только четвертый из когда-либо найденных кандидатов в планетарные диски, и эта работа означает, что исследователи впервые обнаружили газ внутри планетарного диска и оценили его массу. Будущие наблюдения с помощью ALMA и JWST должны помочь ответить на насущные вопросы о структуре околопланетного вещества, массе и возрасте молодой планеты, а также о том, как планета сформировалась на таком большом расстоянии от своей родительской звезды.