Ученые разработали способ определения массы экзопланет по пылевым кольцам, которые они оставляют в протопланетных дисках вокруг молодых звезд. Методика основана на анализе ширины колец и расположения их самых ярких точек.
Как планеты оставляют следы
По словам исследователей, планеты рождаются из пыли, газа и мелких фрагментов, которые окружают молодые звезды. В своей молодости эти миры находятся внутри протопланетных дисков. Вращаясь вокруг родительских звезд, молодые экзопланеты оставляют полосы в диске из газа и пыли. Подобные кольца использовались для определения наличия экзопланет.
Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal. Авторы работы предлагают способ использования этих борозд для оценки характеристик самих планет.
Руководитель группы Амена Фаруки из Уорикского университета пояснила, что кольца могут образовываться из концентрированной пыли, которая скапливается за орбитами молодых планет. Однако до сих пор не удавалось связать особенности этих колец с массами планет.
Исследователи применили метод анализа данных «между кольцами». Этот способ позволил восстановить массы планет, которые создают кольцевые структуры. Прямое наблюдение таких объектов часто невозможно. Планеты могут быть слишком тусклыми или полностью скрыты внутри собственных колец. Фаруки добавила, что яркие кольца выполняют роль своеобразных отпечатков пальцев. По этим отпечаткам ученые идентифицируют невидимые планеты.
Как работает новая методика
Исследователи использовали компьютерное моделирование для оценки того, как массы экзопланет формируют различные формы колец в протопланетных дисках. Они обнаружили, что ширина пылевых колец и расположение самой яркой точки в этом кольце являются ключевыми факторами при оценке характеристик скрытых экзопланет.
Взаимосвязь между массой планеты и пиковой яркостью создаваемого ею пылевого кольца сохраняется независимо от длины волны света, в которой находится система, а также независимо от размера пылевых частиц в кольце.
Это означает, что астрономам не нужно знать точные условия вокруг молодой звезды, чтобы оценить массу ее экзопланет.
Проверка на системе PDS 70
Ученые испытали новую методику на планетной системе PDS 70. Этот объект расположен на расстоянии около 370 световых лет от Земли. Член исследовательской группы Джессика Спиди из Массачусетского технологического института отметила главное преимущество работы.
По ее словам, методика не остается в рамках чистой теории. Исследователи взяли результаты моделирования и применили их к реальным наблюдаемым системам. Система PDS 70 стала для них наблюдательной лабораторией. Это позволило провести реальную проверку подхода. Ученые получили уверенность в готовности методов для широкого применения.
Объект PDS 70 оказался полезным для исследований по другой причине. Система содержит как минимум две экзопланеты. Их назвали PDS 70 b и PDS 70 c. Обе планеты удалось сфотографировать напрямую.
Новый метод помог оценить массу PDS 70 c. Полученная оценка совпала с текущими расчетами. Масса планеты составляет примерно 7,5 массы Юпитера.
VK
OK
Telegram
Дзен