Med hjälp av jordens mest kraftfulla uppsättning radioteleskop, astronomer har gjort de första observationerna av en cirkumplanetär skiva av gas och damm som den som tros ha fött Jupiters månar.

Fyndet, rapporterade online idag i Astrofysiska tidskriftsbrev , lägger till den spännande historien om planeten PDS 70 c, en stillbildande gasjätte cirka 370 ljusår från jorden som först avslöjades förra månaden i bilder med synligt ljus.

Genom att använda den massiva 66-antenn Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile, Rice University-astronomen Andrea Isella och kollegor samlade in millimetervågsradiosignaler som avslöjade närvaron av dammkorn i hela stjärnsystemet där PDS 70 c och dess systerplanet, PDS 70 b, fortfarande bildas.

"Planeter bildas från skivor av gas och damm runt nybildade stjärnor, och om en planet är tillräckligt stor, den kan bilda sin egen skiva när den samlar material i sin bana runt stjärnan, " Sa Isella. "Jupiter och dess månar är ett litet planetsystem i vårt solsystem, till exempel, och man tror att Jupiters månar bildades från en cirkumplanetär skiva när Jupiter var mycket ung."

Men de flesta modeller av planetbildning visar att cirkumplanetära skivor försvinner inom cirka 10 miljoner år, vilket betyder att cirkumplanetära skivor inte har funnits i vårt solsystem på mer än 4 miljarder år. Att leta efter dem någon annanstans och samla observationsbevis för att testa teorier om planetbildning, Isella och kollegor söker efter mycket unga stjärnsystem där de direkt kan observera skivor och planeterna som fortfarande bildas inuti dem. I den nya studien, Isella och kollegor analyserade observationer som gjordes av ALMA under 2017.

"Det finns en handfull kandidatplaneter som har upptäckts i diskar, men det här är ett väldigt nytt område, och de diskuteras fortfarande alla, " Sa Isella. "(PDS 70 b och PDS 70 c) är bland de mest robusta eftersom det har gjorts oberoende observationer med olika instrument och tekniker."

PDS 70 är en dvärgstjärna som är ungefär tre fjärdedelar av solens massa. Båda dess planeter är 5-10 gånger större än Jupiter, och det innersta, PDS 70 b, kretsar omkring 1,8 miljarder miles från stjärnan, ungefär avståndet från solen till Uranus. PDS 70 c är en miljard miles längre ut, i en omloppsbana ungefär lika stor som Neptunus.

PDS 70 b avslöjades först 2018 i infraröda ljusbilder från ett planetjaktinstrument kallat SPHERE vid European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT). I juni, astronomer använde ett annat VLT-instrument som heter MUSE för att observera en synlig våglängd av ljus som kallas H-alfa, som släpps ut när väte faller ned på en stjärna eller planet och blir joniserad.

"H-alfa ger oss mer förtroende för att dessa är planeter eftersom det tyder på att de fortfarande drar in gas och damm och växer, sa Isella.

Millimetervåglängdsobservationerna från ALMA ger ännu mer bevis.

"Det är komplement till de optiska data och ger en helt oberoende bekräftelse på att det finns något där, " han sa.

Isella sa att direkt observation av planeter med cirkumplanetära skivor kan tillåta astronomer att testa teorier om planetbildning.

"Det är mycket vi inte förstår om hur planeter bildas, och vi har nu äntligen instrumenten för att göra direkta observationer och börja svara på frågor om hur vårt solsystem bildades och hur andra planeter kan bildas."

Isella är biträdande professor i fysik och astronomi och i jorden, miljö- och planetvetenskap på Rice och en medutredare på det Rice-baserade, NASA-finansierat CLEVER Planets-projekt.