Астрономи знайшли спосіб визначати масу екзопланет, які неможливо спостерігати безпосередньо. Метод заснований на аналізі пилових кілець, що утворюються навколо молодих зір. Планети залишають у цих кільцях характерні відбитки, й саме вони розкривають властивості невидимих світів.
Як народжуються планети й кільця
Планети формуються з пилу, газу і дрібних твердих фрагментів, які оточують молоді зорі. У ранній період свого існування новонароджені світи ще занурені в цей матеріал, що обертається у плоских структурах, відомих як протопланетні диски. Рухаючись орбітами навколо материнської зорі, планети прорізають у цих дисках борозди, а пил накопичується за межами їхніх орбіт у вигляді яскравих кілець.
До цього часу подібні структури використовували лише як ознаку присутності планети. Нова робота команди Амени Фарукі з Ворицького університету (Велика Британія) відкрила можливість розуміти значно більше. «Читаючи між кільцями, ми знайшли спосіб відновлювати маси планет, які їх створюють, навіть якщо самі планети надто тьмяні або занурені в диск, щоб спостерігати їх безпосередньо», — пояснила дослідниця.
Метод і його перевірка
Комп’ютерні симуляції показали, що ширина пилового кільця і розташування його найяскравішої ділянки є ключовими для оцінки маси планети, яка його створила. Важливо, що ця залежність не змінюється відповідно до того, в якому діапазоні довжин хвиль спостерігається система або якого розміру частинки в ньому.
Метод перевірили на реальній планетній системі PDS 70, розташованій приблизно за 370 світлових років від нас. Для спостережень використовували масив радіотелескопів ALMA, що складається із 66 антен у північному Чилі. У системі PDS 70 підтверджено наявність щонайменше двох екзопланет. За допомогою нового методу масу однієї з них — PDS 70 c — оцінили приблизно в 7,5 маси Юпітера, що збігається з наявними даними.
Несподівані результати
Симуляції також показали, що масивніші планети здатні накопичувати в кільцях до 20 земних мас пилу. Це підтверджує раніше зроблені висновки на основі спостережень ALMA, але водночас залишає без відповіді, чому в таких скупченнях матеріалу досі не виявлено нових планет, що формуються. Дослідники припускають, що концентрація речовини достатня для запуску планетоутворення. Це відкриває поле для нових спостережень і теоретичних робіт.
Метод може допомогти зрозуміти, як виглядала рання Сонячна система приблизно 4,6 млрд років тому. За словами членкині команди Фарзани Меру, поєднання аналізу пилу з вимірюванням газового тиску в дисках відкриє нові можливості для вивчення прихованих планет і систем, що формуються. Результати дослідження опубліковані у виданні The Astrophysical Journal.
Джерело: space.com
