Pomimo faktu, że pierścienie planetarne są niezwykle powszechne w Układzie Słonecznym, okazało się, że są one bardzo trudne do wykrycia na planetach krążących wokół innych gwiazd. Badania układów pierścieni wokół młodszych, odległych planet mogą pomóc w wyjaśnieniu, jak wyglądały olbrzymie planety naszego prawie 5 miliardów Układu Słonecznego w ciągu pierwszych kilku milionów lat.
Przez ponad dwadzieścia lat poszukiwań naukowcom udało się znaleźć egzoplanetę z pierścieniami tylko raz, okazało się, że jest to super-Saturn J1407 B, krążący wokół swojej gwiazdy po 10-letniej orbicie. Kolejne obserwacje J1407 B będą możliwe dopiero na początku lat 20. XX wieku. Ale teraz być może znaleziono drugiego olbrzyma z pierścieniami, na wpół ukrytego w dysku gazu i pyłu, który otacza młodą gwiazdę.
Jak to się wszystko zaczeło
Kilka lat temu absolwent Uniwersytetu Warwick (Anglia) Hugh Osborne odkrył niezwykłą cechę ciemnej mgły wokół gwiazdy PDS 110. Przez prawie dwa lata na jego biurku leżały dane o tajemniczym obiekcie. Później inny astronom, obserwując tę samą gwiazdę innym instrumentem, uzyskał podobne dane. „W tym momencie stało się jasne, że było to o wiele bardziej interesujące, niż początkowo sądziłem” - mówi Hugh Osborne.
Obserwacje, oddzielone ponad 800 dniami, były prawie identyczne. Oba wykazywały dziwne 25-dniowe pociemnienie gwiazdy - zbyt długie, aby można je było przypisać cieniu planety przechodzącej przez dysk PDS 110. Osborne i jego koledzy doszli do wniosku, że niezwykłym sygnałem może być układ pierścieni wokół wcześniej niewidocznego towarzysza poruszającego się po dysku, który pozostał po uformowaniu się gwiazdy. gaz i pył. Pierścienie te rozciągają się na około 50 milionów kilometrów (prawie 200 razy szersze niż pierścienie Saturna, które mają około 280 000 kilometrów). Taki ogromny układ pierścieni, według szacunków Osborne'a, mógł być utrzymywany tylko przez masywny obiekt centralny - potencjalną gigantyczną planetę większą niż Jowisz. Alternatywnie niewidzialnym towarzyszem może być brązowy karzeł.
Strzał kontrolny
Film promocyjny:
Orbita pierścieniowej planety sugeruje następujące obserwacje we wrześniu 2017 roku. Nawet teleskop średniej wielkości powinien być w stanie wykryć głęboki cień pierścieni oświetlonych przez gwiazdę, umożliwiając astronomom amatorom obserwację i badanie układu. Trzeci zestaw obserwacji powinien dostarczyć naukowcom danych, które potwierdzą lub obalą istnienie pierścieni. „Jeden raz to za mało, żeby kogoś przekonać. Nawet dwie obserwacje mogą nie być powiązane. Jednak trzy identyczne liczby prawdopodobnie nie będą statystycznie losowe”- powiedział Joel Kastner, astronom z Rochester Institute of Technology.
W przeciwieństwie do pierścieni Saturna, które są prawie w tej samej płaszczyźnie co orbita planety, przypuszczalne pierścienie wokół towarzyszącego PDS 110 są nachylone prostopadle jak Uran, wystając ponad dysk okołogwiazdowy. Osborne mówi, że takie zniekształcenie może być wynikiem interakcji z inną, niewidzialną planetą.
Nie takie proste
Jednak nie wszyscy astronomowie są przekonani, że to pierścienie. Chociaż zgadzają się co do prawdopodobnej obecności materiału otaczającego egzoplanetę, nie są pewni stabilności układu pierścieni. Kiedy świat przecina dysk gwiazdy dwukrotnie w ciągu każdego obrotu, materia otaczająca gwiazdę musi wyciągnąć wszelkie pierścienie gazu i pyłu wokół planety, zniekształcając je. „Najprawdopodobniej będzie to chmura odłamków zamiast pierścieni, niepodobna do struktury wokół Saturna” - mówi astronom Jeffroy Lesour z Instytutu Planetologii i Astrofizyki w Grenoble (Francja).
Możliwe jest również, że uzyskane dane nie mają nic wspólnego z planetą, ale odnoszą się do jednej lub więcej gromad szczątków opadających z powrotem na dysk okołogwiazdowy. Takie dyski są zwykle wypełnione burzliwymi prądami, które wyrzucają materiał z dysku tylko po to, aby go z powrotem wciągnąć. Wyrzucane w ten sposób szczątki mogą skleić się w kawałki o wielkości zgodnej z obserwacją. Wtedy szczególnie długowieczna grupa lub dwie niezależne grupy, które zdarzyły się przypadkowo we właściwym czasie, mogą wyjaśnić obserwowane powtórzenie.
Chociaż takie scenariusze są możliwe, jest mało prawdopodobne, aby wytworzyły dwa niezależne, ale identyczne sygnały, w tak dużym przedziale czasu. Pierścienie byłyby utrzymywane grawitacyjnie na miejscu przez planetę, a wolne gromady byłyby luźno połączone i podlegałyby zmianie orbity. Trudno sobie wyobrazić, jak mogły one mieć ten sam kształt w tym samym czasie po 800 dniach.
Szczegółowe obserwacje wrześniowe powinny pomóc odróżnić pierścienie od głazów, a nawet pokazać struktury i luki w nich. Jeśli pierścienie zostaną potwierdzone, będzie wspaniale!
Przez pierwsze kilka milionów lat po ich powstaniu Saturn i Jowisz mogły mieć ogromne pierścienie, które w jakiś sposób rozdzieliły się, połączyły w księżyce lub spadły na planety. Obserwowanie światów pierścieni wokół młodych gwiazd pomoże naukowcom lepiej zrozumieć, co mogło się wydarzyć we wczesnym Układzie Słonecznym.
Roman Zacharow