Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) által közzétett látványos új felvétel támpontokat ad arra, hogyan keletkezhetnek a Jupiterhez hasonló óriásbolygók. Az ESO Nagyon Nagy Távcsöve (Very Large Telescope, VLT) és az ALMA rádióantenna-rendszer (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) segítségével a kutatók nagy méretű, porban gazdag anyagcsomókat figyeltek meg egy fiatal csillag közelében, melyek a későbbiekben gravitációs összeomlás által óriásbolygókat hozhatnak létre. A kutatás eredményeit bemutató publikáció, melynek társszerzője Kóspál Ágnes, a CSFK Csillagászati Intézet kutatója, az Astrophysical Journal Letters folyóiratban jelent meg.

A kutatás a VLT egyik távcsövén található SPHERE (Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet Research) műszerrel készült látványos felvételen alapul, amely lenyűgöző részleteket tár fel a V960 Mon jelű fiatal csillag körüli anyagról. Ez a csillag több mint 5000 fényévnyire található a Monoceros (Egyszarvú) csillagképben. Először 2014-ben keltette fel a csillagászok figyelmét, amikor egy kitörés során fényessége váratlanul több mint hússzorosára növekedett. A kitörés kezdete után röviddel végzett SPHERE-megfigyelések kimutatták, hogy a V960 Mon körül keringő anyagban olyan spirálkarok vannak, amelyek mérete még a saját Naprendszerünknél is nagyobb.

A kép közepén a V960 Mon jelű fiatal csillag látható, amely több mint 5000 fényévnyire található a Monoceros (Egyszarvú) csillagképben. A csillagot egy protoplanetáris korong veszi körül, olyan poros anyag, amelyben bolygók keletkezhetnek.

A V960 Mon része volt annak a Kóspál Ágnes (CSFK CSI) által vezetett felmérésnek is, melyben ALMA mérések segítségével megállapították, hogy a fiatal kitörő csillagok körüli korongok jellemzően kisebb méretűek de nagyobb tömegűek, mint a normális, kitöréseket nem mutató fiatal csillagok korongjai. Az eredmények arra utaltak, hogy e korongok többsége gravitációsan instabil lehet, azaz a csillag körül keringő anyag összecsomósodhat, majd a csomók összeomolhatnak. Azonban az ALMA képeken első látásra ilyen csomósodás nem látszott.

A térkép a V960 Mon jelű csillag elhelyezkedését mutatja a Monoceros (Egyszarvú) csillagképben. Forrás: ESO, IAU and Sky & Telescope.

A spirálkarok felfedezése nyomán a csillagászok Philipp Weber (Santiagoi Egyetem, Chile) vezetésével újra megvizsgálták a korábbi ALMA méréseket. A VLT megfigyelések a csillagkörüli poros anyag felszínét szondázzák, míg az ALMA mélyebbre tud bepillantani a csillagkörüli anyag szerkezetébe. Az ALMA mérések új, alapos feldolgozása révén nyilvánvalóvá vált, hogy a V960 Mon körüli spirálkarok tényleg széttöredeznek, amely a bolygókéhoz hasonló tömegű csomók kialakulását eredményezi. Ez a felfedezés azért igazán jelentős, mert először mutat ki egy fiatal csillag körüli olyan csomókat, amelyek potenciálisan óriásbolygókká fejlődhetnek.

A Nagyon Nagy Távcső (Very Large Telescope, VLT) egyik egysége, amelyen a SPHERE műszer is található. Forrás: R. Wesson/ESO

A csillagászok úgy vélik, hogy az óriásbolygók vagy egy fokozatos növekedési folyamat révén jönnek létre, melynek során a bolygókezdemények összeütköznek és összetapadnak, vagy gravitációs instabilitás révén, amikor a csillag körüli anyag nagyobb darabjai összehúzódnak és összeomlanak. Míg az előbbi forgatókönyvre a kutatók korábban találtak bizonyítékot, az utóbbira eddig kevés ráutaló jel volt. A mostani megfigyelések az első példái annak, hogy a gravitációs instabilitás a bolygók méret- és tömegskáláján is megtörténhet.

Drónfelvétel az ALMA rádióantenna-rendszerről. Forrás: ESO/Angelos Tsaousis

Az ESO különböző műszereivel a csillagászok minden eddiginél több részletet figyelhetnek meg erről a születőben lévő lenyűgöző bolygórendszerről. Ebben hamarosan kulcsszerepet fog játszani az ESO Rendkívül Nagy Távcsöve (Extremely Large Telescope, ELT) is, amely a chilei Atacama-sivatagban épül. Az ELT lehetővé teszi majd, hogy többet megtudjunk az itt felfedezett csomók kémiai tulajdonságairól, és feltárjuk annak az anyagnak az összetételét, amelyből a bolygók keletkezhetnek.

A kutatás eredményeit bemutató tanulmány magyar résztvevője Kóspál Ágnes, a CSFK CSI tudományos tanácsadója, akinek munkáját az Európai Kutatási Tanács (ERC) is támogatja. A tanulmány elkészítésében chilei, amerikai, olasz, magyar és tajvani kutatóintézetek munkatársai vettek részt.

A cikk alapjául szolgáló ESO sajtóhír: https://www.eso.org/public/news/eso2312/

Az új ApJL cikk Phillip Weber vezetésével: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ace186

A korábbi ALMA-alapú cikk Kóspál Ágnes vezetésével: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4365/ac0f09