Астрономи думали, що у молодої зірки MP Mus немає планети. Але ближчий розгляд виявив гігантську планету, приховану в навколишньому газі та пилі – ту, яку вони зовсім не помітили. Команда вчених з Кембриджського університету разом з колегами з Німеччини, Чилі та Франції знову відвідали MP Mus, використовуючи Великий міліметровий/субміліметровий масив Атакама (ALMA) та дані місії Gaia Європейського космічного агентства.
Результати дослідження вказують на те, що всередині диска ховається планета-гігант – від трьох до десяти разів більша за Юпітер. Це перший випадок, коли Gaia допомогла ідентифікувати планету, яка все ще знаходиться в його протопланетному диску.
Планети, приховані всередині своїх дисків
Вивчення таких молодих планет дає нам важливі підказки про те, як могла сформуватися наша Сонячна система. Коли зірки молоді, вони оточені дисками газу, пилу та льоду. З часом гравітація притягує ці частинки разом, утворюючи більші тіла, такі як астероїди та планети. Коли планети набувають форми, вони починають розчищати шляхи на диску – як канавки на вініловій платівці.
Але виявити ці молоді планети складно. Газ і пил заважають більшості спостережень. Поки що вчені зробили лише три надійні виявлення молодих планет, які все ще знаходяться всередині своїх дисків. Це відкриття додає четверте.
Ознаки прихованої планети
Дослідження очолив доктор Альваро Рібас з Кембриджського інституту астрономії. Він роками вивчав протопланетні диски.
«Ми вперше спостерігали цю зірку в той час, коли дізналися, що більшість дисків мають кільця та прогалини, і я сподівався знайти особливості навколо MP Mus, які могли б натякати на наявність планети або планет», – сказав доктор Рібас.
У 2023 році його команда використала ALMA для спостереження за MP Mus, також відомою як PDS 66. Те, що він побачив, було розчаровуючим. Зоря виглядала самотньою. На її диску не було ні прогалин, ні гребенів – лише плоский, безжиттєвий простір.
«Наші попередні спостереження показали нудний, плоский диск», — сказав доктор Рібас. «Але це здалося нам дивним, оскільки диску від семи до десяти мільйонів років. У диску такого віку ми очікували б побачити якісь ознаки формування планет».
Тож команда спробувала ще раз. Вони використали ALMA, щоб подивитися на зірку на довшій довжині хвилі – 3 мм – що дозволило їм зазирнути глибше в диск. Цього разу картина змінилася. Експерти помітили порожнину поблизу зірки, а також дві віддалені прогалини. Ці особливості були невидимі на першому наборі зображень. Це був перший натяк на те, що планета може формувати диск зсередини.
Зірка, що коливається
Водночас інший дослідник помітив щось дивне. Мігель Віоке, науковець Європейської південної обсерваторії, аналізував дані Gaia, коли помітив, що М.П. Мус не сидить на місці.
«Моєю першою реакцією було те, що я, мабуть, помилився в розрахунках, бо відомо, що депутат Мус мав безликий диск», – сказав Віоке. «Я переглядав свої розрахунки, коли побачив доповідь Альваро, в якій він представляв попередні результати нещодавно виявленої внутрішньої порожнини в диску, а це означало, що коливання, які я виявляв, були реальними і мали велику ймовірність бути спричиненими планетою, що формується».
Зірка, що хитається, – це класична підказка. Коли планета обертається навколо зірки, її гравітація злегка притягує зірку, викликаючи невеликий, але вимірюваний рух. Додайте цей рух до нових структур диска, помічених ALMA, і все почне складатися з логічного розуміння.
Непрямі спостереження нових планет
Команда використала комп’ютерні моделі, щоб зібрати підказки докупи. Те, що вони знайшли, відповідає схемі газового гіганта, що обертається на орбіті, що відстань від Землі до Сонця становить від одного до трьох разів більшу.
«Наше моделювання показало, що якщо помістити гігантську планету всередину нововиявленої порожнини, то можна також пояснити сигнал Gaia», — сказав доктор Рібас. «А використання довших довжин хвиль ALMA дозволило нам побачити структури, які ми раніше не могли бачити».
Це перший випадок, коли планету було опосередковано виявлено всередині протопланетного диска шляхом об’єднання даних ALMA та Gaia. Це відкриває двері до нових можливостей. Якщо інші диски так само добре приховують свої планети, ці інструменти разом можуть допомогти їх виявити.
Виявлення більш прихованих планет
«Ми вважаємо, що це може бути однією з причин, чому важко виявити молоді планети в протопланетних дисках, адже в цьому випадку нам потрібні були дані ALMA та Gaia разом», – сказав доктор Рібас. «Довша довжина хвилі ALMA неймовірно корисна, але для спостереження на цій довжині хвилі потрібно більше часу на телескопі».
Д-р Рібас зазначив, що модернізація ALMA та майбутнього Дуже Великого Масиву наступного покоління (ngVLA) дозволить вченим глибше зазирнути в ці пилові диски та, можливо, виявити набагато більше прихованих планет. Повне дослідження було опубліковано в журналі Nature Astronomy.
