Planeta, która w pewnym sensie powstała przez podział. Prawie jak przez pączkowanie

Teleskop Hubble nie przestaje nas zadziwiać swoimi sukcesami. 32 rok funkcjonowania Hubble’a dopiero się rozpoczął, a już odpowiadający za niego zespół naukowców mógł pochwalić się przełomowym odkryciem najdalszej gwiazdy jaką kiedykolwiek zaobserwowano. Istniała ona już wtedy, gdy Wszechświat miał dopiero miliard lat. Pomogło w tym naturalne zjawisko jakim jest soczewkowanie grawitacyjne, a także łut szczęścia potrzebny przy takich zdarzeniach. Ale jak to się mówi, szczęście sprzyja najlepszym.

Wzmocnienie światła gwiazdy nazwanej Earendel, przez soczewkowanie grawitacyjne, umożliwiło obserwacje obiektu, normalnie niedostrzegalnego przez nasze teleskopy

AB Aurigae b, bardzo ciekawa protoplaneta, która obiega swoją gwiazdę dwa razy dalej niż Pluton

Kolejnym ważnym odkryciem jest protoplaneta AB Aurigae b, a raczej wyjaśnienie jej powstania. To obiekt, który obiega gwiazdę AB Aurigae w odległości prawie 14 miliardów kilometrów. To bardzo daleko jak na jego masę, która jest równa około dziewięciu masom Jowisza.

Dla porównania, nasz własny gazowy gigant obiega Słońce w średniej odległości „jedynie” 778 milionów km, a wspomniana odległość to ponad dwa razy więcej niż odległość od Słońca do Plutona. Gdyby w naszym układzie planetarnym istniała tak masywna planeta w takiej odległości, na pewno jego historia jak i losy Ziemi mogłyby potoczyć się inaczej.

Obejrzyj w

Gwiazda AB Aurigae ma około 2 milionów lat i sama z siebie jest bardzo ciekawym obiektem. Wciąż się formuje, a jej masa jest kilka razy większa od masy Słońca. Dopiero niedługo rozpocznie swoją egzystencję jako zwykła gwiazda. Na razie nie spala jeszcze wodoru w swoim wnętrzu, a emitowana przez nią energia powstaje w procesie kontrakcji, czyli zapadania się materii, która ją tworzy.

Sposób w jaki uformowała się protoplaneta AB Aurigae jest inny niż zwykle akceptowany

Tym razem bardziej interesująca okazała się nie sama gwiazda, a protoplaneta. Planeta, bo obserwacje wskazują, że raczej nie jest to brązowy karzeł. Owszem masa AB Aurigae b plasuje ją w klasie najcięższych planet, ale wciąż obiektów tego subgwiazdowego. Najmniej masywne brązowe karły są niespełna 2 razy masywniejsze niż AB Aurigae b.

Najpowszechniejszy model powstawania planet zakłada zderzenia obiektów o rozmiarach od drobin pyłu do skał, które tworzą zalążek protoplanety. A potem wzrost jej masy poprzez akumulowanie materii w wyniku kolejnych zderzeń z mniejszymi fragmentami w dysku protoplanetarnym

Wizja dysku protoplanetarnego otaczającego gwiazdę

Odległość w jakiej powstaje AB Aurigae b jest na tyle duża, że jej formowanie się w procesie akumulacji materii poprzez zderzenia z kolejnymi obiektami wymagałoby znacznie dłuższego czasu niż wynika z obserwacji. Podobnie powstawała Ziemia, a planeta jowiszopodobna, po utworzeniu wystarczająco masywnego jądra, stopniowo akumuluje otaczający ją gaz, przeistaczając się w gazowego olbrzyma.

Powstawanie masywnych planet w dużych odległościach od gwiazd, w sposób podobny w jaki powstała Ziemia, ze względu na dużo mniejszą częstość zderzeń tworzących dysk protoplanetarny obiektów, jest bardzo trudne, a nawet niemożliwe

Dlatego astronomowie doszli do wniosku, że proces formowania się AB Aurigae b musi być inny. Na szczęście nie musieli długo szukać, bo teoretycy już mieli na warsztacie odpowiedni model. Obserwacje potwierdziły jego słuszność i teraz możemy powiedzieć, że AB Aurigae b powstała bezpośrednio poprzez oddzielenie się dużej części dysku protoplanetarnego i jej zapadnięcie do protoplanety. Podobnie powstają gwiazdy.

Niestabilność dyskowa, czyli proces tworzenia się planet lub ich fragmentów w wyniku grawitacyjnego zapadania się fragmentów dysku protoplanetarnego, doczekał się obserwacyjnego potwierdzenia

Hubble okazał się niezbędny. Obserwatorom dopisało także szczęście

Odkrycie możliwe było dzięki współpracy obserwatorów z japońskiego teleskopu Subaru na Hawajach i właśnie teleskopu Hubble’a. Ten drugi zapewnił wysokiej rozdzielczości obrazy, na których można odróżnić poszczególne składniki dysku protoplanetarnego i wyróżnić wspomnianą planetę. Przydały się także starsze obserwacje, które Hubble wykonał jeszcze w 2007 roku. Dzięki temu możliwa była detekcja ruchu protoplanety na przestrzeni 13 lat.

Obserwacje z teleskopu Hubble i jego instrumentów w 2007 oraz 2021 roku. Szczęśliwie płaszczyzna dysku protoplanetarnego wokół AB Aurigae znajduje się prostopadle do kierunku obseracji. Światło gwiazdy jest tutaj odizolowane

To nie koniec obserwacji AB Aurigae b, astronomowie już zacierają ręce, by spojrzeć się na nią poprzez instrumenty teleskopu Webb, który idealnie nadaje się do jej badania.

Powstanie AB Aurigae b wyjaśnione przystępnym językiem 

Gdyby przełożyć naukowe tłumaczenie na bardziej przystępne przykłady, to najpowszechniejszy model powstawania planet jest analogiem tworzenia plastelinowej kulki poprzez dolepianie do niej kolejnych małych kawałków. W przypadku gazowych gigantów, taką uformowaną kulkę protoplanetę należałoby jeszcze otoczyć np. w wacie, by zasymulować akumulowanie gazu przez masywne jądro.

Z kolei model, który znalazł potwierdzenie w obserwacjach AB Aurigae b, przypomina uformowanie plastelinowego placka, czyli dysku protoplanetarnego, a potem wycięcie z niego fragmentu i ściśnięcie do kulki, która jest odpowiednikiem protoplanety.

Źródło: NASA, Hubble