Według obecnych szacunków w samej Galaktyce Drogi Mlecznej może być nawet 100 miliardów planet. Niestety znalezienie dowodów na istnienie tych planet jest ciężką i czasochłonną pracą. W większości astronomowie są zmuszeni polegać na pośrednich metodach pomiaru zapadów w jasności gwiazdy (Metoda Tranzytu) pomiarów Dopplera własnego ruchu gwiazdy (Metoda Prędkości Promieniowej).
Bezpośrednie obrazowanie jest bardzo trudne ze względu na efekt anulowania gwiazd, których jasność utrudnia dostrzeżenie krążących wokół nich planet. Na szczęście nowe badania prowadzone przez Centrum Przetwarzania i Analizy Podczerwieni (IPAC) w Caltech wykazały, że może istnieć skrót do znalezienia egzoplanet przy użyciu bezpośredniego obrazowania. Twierdzą, że rozwiązaniem jest poszukiwanie systemów z tarczą gruzów okołogwiazdowych, ponieważ na pewno będą mieli co najmniej jedną gigantyczną planetę.
Badanie, zatytułowane „Bezpośrednie badanie obrazowe dysków ze szczątkami wykrytych przez Spitzer: występowanie gigantycznych planet w zakurzonych systemach”, niedawno ukazało się w The Astronomical Journal. Tiffany Meshkat, asystentka naukowa w IPAC / Caltech, była głównym autorką badania, które przeprowadziła podczas pracy w NASA Jet Propulsion Laboratory jako postdoctoral.
Na potrzeby tego badania dr Meshkat i jej koledzy zbadali dane dotyczące 130 różnych układów pojedynczych gwiazd z dyskami z resztkami, które następnie porównali z 277 gwiazdami, które wydają się nie zawierać dysków. Wszystkie te gwiazdy zostały zaobserwowane przez Spitzer Space Telescope NASA i wszystkie były stosunkowo młode (mniej niż 1 miliard lat). Spośród tych 130 systemów 100 wcześniej badano w celu znalezienia egzoplanet.
Dr Meshkat i jej zespół sprawdzili następnie pozostałe 30 systemów, wykorzystując dane z W.M. Obserwatorium Keck na Hawajach i bardzo duży teleskop Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) w Chile. Chociaż nie wykryli żadnych nowych planet w tych systemach, ich badania pomogły scharakteryzować obfitość planet w systemach, które miały dyski.
Odkryli, że młode gwiazdy z dyskami z gruzów częściej mają gigantyczne egzoplanety z szerokimi orbitami niż te, które ich nie mają. Planety te miały również prawdopodobnie pięciokrotnie większą masę Jowisza, co czyniło ich „super-Jowiszami”. Jak wyjaśnił dr Meshkat w niedawnej informacji prasowej NASA, badanie to będzie pomocne, gdy nadejdzie czas, aby łowcy egzoplanet wybrali swoje cele:
„Nasze badania są ważne dla tego, jak przyszłe misje zaplanują, które gwiazdy obserwować. Wiele planet odkrytych za pomocą bezpośredniego obrazowania znajdowało się w systemach, które miały dyski ze szczątkami, a teraz wiemy, że pył może być wskaźnikiem nieodkrytych światów. ”
To badanie, które było największym badaniem gwiazd z zakurzonymi dyskami z gruzem, dostarczyło również jak dotąd najlepszych dowodów na to, że gigantyczne planety są odpowiedzialne za utrzymywanie dysków z gruzami pod kontrolą. Podczas gdy badania nie wyjaśniły bezpośrednio, dlaczego obecność gigantycznej planety powoduje powstawanie dysków gruzu, autorzy wskazują, że ich wyniki są zgodne z przewidywaniami, że dyski gruzu są produktami gigantycznych planet poruszających się i powodujących zderzenia pyłu.
Innymi słowy, wierzą, że grawitacja gigantycznej planety spowodowałaby zderzenie planestymaliów, uniemożliwiając im w ten sposób tworzenie dodatkowych planet. Jak współautor badania Dimitri Mawet, który jest również starszym naukowcem JPL, wyjaśnił:
„Możliwe, że w tych systemach nie znajdziemy małych planet, ponieważ na początku te masywne ciała zniszczyły bloki konstrukcyjne skalistych planet, wysyłając je ze sobą z dużą prędkością, zamiast delikatnie się łączyć. ”
W Układzie Słonecznym gigantyczne planety tworzą swego rodzaju pasy śmieci. Na przykład między Marsem a Jowiszem masz Główny Pas Asteroid, a za Neptunem znajduje się Pas Kuipera. Wiele systemów badanych w tym badaniu ma również dwa pasy, chociaż są one znacznie młodsze niż własne pasy Układu Słonecznego - mają około 1 miliarda lat w porównaniu do 4,5 miliarda lat.
Jednym z systemów badanych w badaniu była Beta Pictoris, system z dyskiem szczątkowym, kometami i jedną potwierdzoną egzoplanetą. Ta planeta, oznaczona jako Beta Pictoris b, która ma 7 mas Jowisza i okrąża gwiazdę w odległości 9 jednostek AU - czyli dziewięć razy więcej niż Ziemia i Słońce. System ten był w przeszłości bezpośrednio obrazowany przez astronomów za pomocą naziemnych teleskopów.
Co ciekawe, astronomowie przewidzieli istnienie tej egzoplanety na długo przed jej potwierdzeniem, na podstawie obecności i struktury dysku szczątkowego systemu. Kolejnym badanym systemem był HR8799, system z dyskiem na śmieci, który ma dwa widoczne pasy pyłu. W tego rodzaju systemach, na podstawie konieczności utrzymania tych pasów pyłowych, wnioskuje się o obecności większej liczby gigantycznych planet.
Uważa się, że dzieje się tak w przypadku naszego Układu Słonecznego, w którym 4 miliardy lat temu gigantyczne planety skierowały komety w kierunku Słońca. Spowodowało to późne ciężkie bombardowanie, w którym wewnętrzne planety zostały poddane niezliczonym uderzeniom, które są nadal widoczne do dziś. Naukowcy uważają również, że w tym okresie migracje Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna odbiły pył i małe ciała, tworząc Pas Kuipera i Pas Asteroid.
Dr Meshkat i jej zespół zauważyli również, że badane przez nich układy zawierają znacznie więcej pyłu niż nasz Układ Słoneczny, co można przypisać różnicy wieku. W przypadku systemów mających około 1 miliarda lat zwiększona obecność pyłu może być wynikiem zderzenia się małych ciał, które jeszcze nie powstały. Z tego można wywnioskować, że nasz Układ Słoneczny był kiedyś znacznie bardziej zapylony.
Jednak autorzy zauważają również, że systemy, które obserwowali - które mają jedną gigantyczną planetę i dysk ze śmieciami - mogą zawierać więcej planet, które po prostu jeszcze nie zostały odkryte. W końcu przyznają, że potrzeba więcej danych, zanim wyniki te zostaną uznane za rozstrzygające. Tymczasem badanie to może służyć jako wskazówka, gdzie można znaleźć egzoplanety.
Jak stwierdził Karl Stapelfeldt, główny naukowiec Biura Programu Eksploracji Exoplanet NASA i współautor badania:
„Pokazując astronomom, gdzie przyszłe misje, takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba Jamesa NASA, mają najlepszą szansę na znalezienie gigantycznych egzoplanet, badania te torują drogę do przyszłych odkryć”.
Ponadto badanie to może pomóc w zrozumieniu, w jaki sposób Układ Słoneczny ewoluował przez miliardy lat. Od pewnego czasu astronomowie zastanawiają się, czy planety takie jak Jowisz migrują do swoich obecnych pozycji, i jak to wpłynęło na ewolucję Układu Słonecznego. I nadal trwa debata na temat tego, jak powstał Główny Pas (tj. Pusty z pełnym).
I na koniec, może dostarczyć informacji o przyszłych badaniach, dając astronomom wiedzę, które układy gwiazd rozwijają się w taki sam sposób, jak nasze, miliardy lat temu. Wszędzie tam, gdzie układy gwiezdne mają dyski ze szczątkami, wnioskują o obecności szczególnie masywnego gazowego giganta. A gdy mają dysk z dwoma widocznymi paskami pyłu, mogą wywnioskować, że on też stanie się układem zawierającym wiele planet i dwa pasy.
