Astronomer ledda av en grupp vid Max Planck Institute for Astronomy i Heidelberg, Tyskland har fångat en spektakulär ögonblicksbild av planetbildningen runt den unga dvärgstjärnan PDS 70. Genom att använda SPHERE-instrumentet på ESO:s Very Large Telescope (VLT) – ett av de mest kraftfulla planetjaktinstrumenten som finns – har det internationella laget gjort det första robust upptäckt av en ung planet, heter PDS 70b, klyver en väg genom det planetbildande materialet som omger den unga stjärnan.

SPHERE-instrumentet gjorde det också möjligt för teamet att mäta planetens ljusstyrka vid olika våglängder, vilket gjorde det möjligt att härleda egenskaper hos dess atmosfär.

Planeten sticker ut mycket tydligt i de nya observationerna, synlig som en ljus punkt till höger om den svärtade mitten av bilden. Den ligger ungefär tre miljarder kilometer från den centrala stjärnan, ungefär lika med avståndet mellan Uranus och solen. Analysen visar att PDS 70b är en gigantisk gasplanet med en massa några gånger större än Jupiter. Planetens yta har en temperatur på runt 1000°C, vilket gör det mycket varmare än någon planet i vårt eget solsystem.

Det mörka området i mitten av bilden beror på en koronagraf, en mask som blockerar det bländande ljuset från den centrala stjärnan och gör det möjligt för astronomer att upptäcka dess mycket svagare skiva och planetariska följeslagare. Utan denna mask, det svaga ljuset från planeten skulle bli helt överväldigad av den intensiva ljusstyrkan hos PDS 70.

"Dessa skivor runt unga stjärnor är födelseplatser för planeter, men hittills har bara en handfull observationer upptäckt antydningar om babyplaneter i dem, " förklarar Miriam Keppler, som ledde teamet bakom upptäckten av PDS 70:s fortfarande bildade planet. "Problemet är att fram till nu, de flesta av dessa planetkandidater kunde bara ha varit inslag i skivan."

Upptäckten av PDS 70:s unga följeslagare är ett spännande vetenskapligt resultat som redan har förtjänat ytterligare utredning. Ett andra lag, involverar många av samma astronomer som upptäcktsteamet, inklusive Keppler, har under de senaste månaderna följt upp de första observationerna för att undersöka PDS 70:s nya planetariska följeslagare mer i detalj. De gjorde inte bara den spektakulärt tydliga bilden av planeten som visas här, men kunde till och med få ett spektrum av planeten. Analys av detta spektrum visade att dess atmosfär är grumlig.

PDS 70:s planetariska följeslagare har skulpterat en övergångsskiva - en protoplanetarisk skiva med ett gigantiskt "hål" i mitten. Dessa inre luckor har varit kända i årtionden och det har spekulerats i att de skapades av interaktion mellan skivor och planeter. Nu kan vi se planeten för första gången.

"Kepplers resultat ger oss ett nytt fönster till de komplexa och dåligt förstådda tidiga stadierna av planetarisk evolution, " kommenterar André Müller, ledare för det andra laget för att undersöka den unga planeten. "Vi behövde observera en planet i en ung stjärnas skiva för att verkligen förstå processerna bakom planetbildningen." Genom att bestämma planetens atmosfäriska och fysiska egenskaper, astronomerna kan testa teoretiska modeller för planetbildning.

Denna glimt av den dammhöljda födelsen av en planet var endast möjlig tack vare de imponerande tekniska kapaciteterna hos ESO:s SPHERE-instrument, som studerar exoplaneter och skivor runt närliggande stjärnor med hjälp av en teknik som kallas högkontrastavbildning - en utmanande bedrift. Även när du blockerar ljuset från en stjärna med en koronagraf, SPHERE måste fortfarande använda smart utarbetade observationsstrategier och databehandlingstekniker för att filtrera bort signalen från de svaga planetariska följeslagarna runt ljusa unga stjärnor vid flera våglängder och epoker.

Thomas Henning, direktör vid Max Planck Institute for Astronomy och ledare för teamen, sammanfattar det vetenskapliga äventyret:"Efter mer än ett decennium av enorma ansträngningar att bygga denna högteknologiska maskin, nu gör SPHERE det möjligt för oss att skörda skörden med upptäckten av babyplaneter!"

Denna forskning presenterades i två artiklar, med titeln "Discovery of a planetary-mass companion in the gap of the transition disk around PDS 70" och "Orbital and atmospheric characterization of the planet in the gap of the PDS 70 transition disk", båda ska publiceras i Astronomi &Astrofysik .