Denna bilden, tagen med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), där ESO är en partner, visar breda (vänster) och närbilder (höger) vyer av den månbildande skivan som omger PDS 70c, en ung Jupiter-liknande planet nästan 400 ljusår bort. Närbilden visar PDS 70c och dess cirkumplanetära skiva mitt fram, med den större cirkumstellära ringliknande skivan som tar upp det mesta av bildens högra sida. Stjärnan PDS 70 är i mitten av bredbildsbilden till vänster. Två planeter har hittats i systemet, PDS 70c och PDS 70b, det senare är inte synligt i denna bild. De har ristat ett hålrum i den cirkumstellära skivan när de slukade upp material från själva skivan, växer i storlek. I denna process, PDS 70c skaffade sin egen cirkumplanetära skiva, som bidrar till planetens tillväxt och där månar kan bildas. Denna cirkumplanetära skiva är lika stor som avståndet Sol-Jord och har tillräckligt med massa för att bilda upp till tre satelliter lika stora som Månen. Kredit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.
Med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), där European Southern Observatory (ESO) är en partner, astronomer har otvetydigt upptäckt närvaron av en skiva runt en planet utanför vårt solsystem för första gången. Observationerna kommer att kasta nytt ljus över hur månar och planeter bildas i unga stjärnsystem.
"Vårt arbete presenterar en tydlig upptäckt av en skiva där satelliter kan bildas, " säger Myriam Benisty, en forskare vid universitetet i Grenoble, Frankrike, och vid universitetet i Chile, som ledde den nya forskningen som publicerades idag i The Astrophysical Journal Letters . "Våra ALMA-observationer erhölls med en sådan utsökt upplösning att vi tydligt kunde identifiera att skivan är associerad med planeten och vi kan begränsa dess storlek för första gången, " tillägger hon.
Disken i fråga, kallas en cirkumplanetär skiva, omger exoplaneten PDS 70c, en av två jätte, Jupiterliknande planeter som kretsar runt en stjärna nästan 400 ljusår bort. Astronomer hade funnit antydningar om en "månbildande" skiva runt denna exoplanet tidigare men, eftersom de inte tydligt kunde skilja skivan från dess omgivande miljö, de kunde inte bekräfta dess upptäckt – förrän nu.
Dessutom, med hjälp av ALMA, Benisty och hennes team fann att skivan har ungefär samma diameter som avståndet från vår sol till jorden och tillräckligt med massa för att bilda upp till tre satelliter lika stora som månen.
Men resultaten är inte bara nyckeln till att ta reda på hur månar uppstår. "Dessa nya observationer är också extremt viktiga för att bevisa teorier om planetbildning som inte kunde testas förrän nu, " säger Jaehan Bae, en forskare från Earth and Planets Laboratory vid Carnegie Institution for Science, U.S., och författare till studien.
Planeter bildas i dammiga skivor runt unga stjärnor, skär ut håligheter när de slukar upp material från denna cirkumstellära skiva för att växa. I denna process, en planet kan förvärva sin egen cirkumplanetära skiva, som bidrar till planetens tillväxt genom att reglera mängden material som faller på den. På samma gång, gasen och dammet i den cirkumplanetära skivan kan samlas till successivt större kroppar genom flera kollisioner, som slutligen leder till födelsen av månar.
Men astronomer förstår ännu inte helt detaljerna i dessa processer. "Kortfattat, det är fortfarande oklart när, var, och hur planeter och månar bildas, " förklarar ESO-forskaren Stefano Facchini, också med i forskningen.
"Mer än 4000 exoplaneter har hittats fram till nu, men alla av dem upptäcktes i mogna system. PDS 70b och PDS 70c, som bildar ett system som påminner om paret Jupiter-Saturnus, är de enda två exoplaneter som hittills upptäckts som fortfarande håller på att bildas, " förklarar Miriam Keppler, forskare vid Max Planck Institute for Astronomy i Tyskland och en av medförfattarna till studien.
"Detta system ger oss därför en unik möjlighet att observera och studera processerna för planet- och satellitbildning, " tillägger Facchini.
PDS 70b och PDS 70c, de två planeterna som utgör systemet, upptäcktes först med ESO:s Very Large Telescope (VLT) 2018 respektive 2019, och deras unika natur gör att de har observerats med andra teleskop och instrument många gånger sedan dess.
De senaste högupplösta ALMA-observationerna har nu gjort det möjligt för astronomer att få ytterligare insikter i systemet. Förutom att bekräfta upptäckten av den cirkumplanetära skivan runt PDS 70c och studera dess storlek och massa, de fann att PDS 70b inte visar tydliga bevis på en sådan disk, vilket indikerar att det svältes på dammmaterial från sin födelsemiljö av PDS 70c.
En ännu djupare förståelse av planetsystemet kommer att uppnås med ESO:s Extremely Large Telescope (ELT), för närvarande under uppbyggnad på Cerro Armazones i den chilenska Atacamaöknen. "ELT kommer att vara nyckeln för denna forskning eftersom, med sin mycket högre upplösning, vi kommer att kunna kartlägga systemet i detalj, " säger medförfattaren Richard Teague, en forskare vid Centrum för Astrofysik | Harvard &Smithsonian, U.S.. I synnerhet, genom att använda ELT:s mellaninfraröda ELT-bildkamera och spektrograf (METIS), teamet kommer att kunna titta på gasrörelserna kring PDS 70c för att få en fullständig 3D-bild av systemet.
Denna forskning presenterades i artikeln "A Circumplanetary Disk Around PDS 70c" för att visas i The Astrophysical Journal Letters .
