Ooit een complete puinhoop gemaakt in je keuken tijdens het bakken? Soms lijkt het alsof er meel in de lucht zweeft, maar als je eenmaal veel water hebt toegevoegd en je deeg hebt gevormd, het brood wordt meer als een bal. Een soortgelijk proces is aan het werk in een verafgelegen zonnestelsel dat bekend staat als PDS 70, behalve dat de bloem en het water worden verwisseld voor gas en stof. In het geval van planeet PDS 70b, gas en stof worden langzaam naar binnen getrokken terwijl deze verre wereld in miljoenen jaren massa opbouwt.

Onderzoekers die Hubble gebruikten, hebben voor het eerst de massagroeisnelheid van PDS 70b direct gemeten door de unieke ultraviolette gevoeligheden van het observatorium te gebruiken om straling op te vangen van extreem heet gas dat op de planeet valt. de massale, Jupiter-achtige wereld draait op ongeveer dezelfde afstand als Uranus van de zon - hoewel hij door een puinhoop van gas en stof ploetert terwijl hij door het zonnestelsel beweegt. De planeet, die ongeveer 5 miljoen jaar geleden begon te vormen, bevindt zich mogelijk in de staart van het vormingsproces. De bevindingen van de onderzoekers openen een nieuwe manier om het vormen van planeten te bestuderen die andere astronomen kunnen helpen die meer willen weten over hoe gigantische planeten groeien in afgelegen zonnestelsels.

NASA's Hubble-ruimtetelescoop geeft astronomen een zeldzame blik op een Jupiter-formaat, nog steeds vormende planeet die zich voedt met materiaal rond een jonge ster.

"We weten gewoon niet veel over hoe reuzenplaneten groeien, "Zei Brendan Bowler van de Universiteit van Texas in Austin. "Dit planetenstelsel geeft ons de eerste kans om getuige te zijn van materiaal dat op een planeet valt. Onze resultaten openen een nieuw gebied voor dit onderzoek."

Hoewel meer dan 4, 000 exoplaneten zijn tot nu toe gecatalogiseerd, slechts ongeveer 15 zijn tot nu toe rechtstreeks door telescopen in beeld gebracht. En de planeten zijn zo ver weg en klein, het zijn gewoon stippen in de beste foto's. De nieuwe techniek van het team om Hubble te gebruiken om deze planeet direct in beeld te brengen, baant een nieuwe route voor verder onderzoek naar exoplaneten, vooral tijdens de beginjaren van een planeet.

Deze enorme exoplaneet, aangeduid als PDS 70b, draait om de oranje dwergster PDS 70, waarvan al bekend is dat het twee actief vormende planeten heeft in een enorme schijf van stof en gas die de ster omringt. Het systeem bevindt zich op 370 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Centaurus.

"Dit systeem is zo opwindend omdat we getuige kunnen zijn van de vorming van een planeet, " zei Yifan Zhou, ook van de Universiteit van Texas in Austin. "Dit is de jongste bonafide planeet die Hubble ooit rechtstreeks in beeld heeft gebracht." Op een jeugdige 5 miljoen jaar, de planeet verzamelt nog steeds materiaal en bouwt massa op.

Hubble's gevoeligheid voor ultraviolet licht (UV) biedt een unieke kijk op straling van extreem heet gas dat op de planeet valt. "Door Hubble's waarnemingen konden we inschatten hoe snel de planeet aan massa wint, " voegde Zhou eraan toe.

De UV-waarnemingen, die bijdragen aan het onderzoek naar deze planeet, stelde het team in staat om voor het eerst direct de massagroeisnelheid van de planeet te meten. De afgelegen wereld is in een periode van ongeveer 5 miljoen jaar al tot vijf keer de massa van Jupiter gegroeid. De huidige gemeten accretiesnelheid is afgenomen tot het punt waarop, als de snelheid nog een miljoen jaar stabiel zou blijven, de planeet zou slechts met ongeveer 1/100ste van een Jupitermassa toenemen.

Zhou en Bowler benadrukken dat deze waarnemingen een momentopname zijn - er zijn meer gegevens nodig om te bepalen of de snelheid waarmee de planeet massa toevoegt, toeneemt of afneemt. "Onze metingen suggereren dat de planeet zich in het laatste deel van zijn vormingsproces bevindt."

Het jeugdige PDS 70-systeem is gevuld met een oergas-en-stofschijf die brandstof levert om de groei van planeten door het hele systeem te voeden. De planeet PDS 70b wordt omringd door zijn eigen gas-en-stofschijf die materiaal overhevelt van de veel grotere circumstellaire schijf. De onderzoekers veronderstellen dat magnetische veldlijnen zich uitstrekken van de circumplanetaire schijf tot aan de atmosfeer van de exoplaneet en materiaal naar het oppervlak van de planeet leiden.

"Als dit materiaal kolommen van de schijf naar de planeet volgt, het zou lokale hotspots veroorzaken, " legde Zhou uit. "Deze hete plekken kunnen minstens 10 keer heter zijn dan de temperatuur van de planeet." Deze hete plekken bleken fel te gloeien in UV-licht.

Deze waarnemingen bieden inzicht in hoe gasreuzenplaneten 4,6 miljard jaar geleden rond onze zon werden gevormd. Jupiter is mogelijk opgehoopt op een omringende schijf van invallend materiaal. De belangrijkste manen zouden ook gevormd zijn uit overblijfselen in die schijf.

Een uitdaging voor het team was het overwinnen van de schittering van de ouderster. PDS 70b draait op ongeveer dezelfde afstand als Uranus van de zon, maar zijn ster is meer dan 3, 000 keer helderder dan de planeet bij UV-golflengten. Terwijl Zhou de beelden verwerkte, hij verwijderde heel voorzichtig de schittering van de ster om alleen het door de planeet uitgestraalde licht achter te laten. Daarbij, hij verbeterde de limiet van hoe dicht een planeet bij zijn ster kan zijn in Hubble-waarnemingen met een factor vijf.

"Eenendertig jaar na de lancering, we vinden nog steeds nieuwe manieren om Hubble te gebruiken, " voegde Bowler toe. "Yifans observatiestrategie en nabewerkingstechniek zullen nieuwe vensters openen voor het bestuderen van vergelijkbare systemen, of zelfs hetzelfde systeem, herhaaldelijk met Hubble. Met toekomstige waarnemingen, we zouden mogelijk kunnen ontdekken wanneer het grootste deel van het gas en stof op hun planeten valt en of dat met een constante snelheid gebeurt."

De resultaten van de onderzoekers zijn in april 2021 gepubliceerd in The Astronomisch tijdschrift .