Астрономы научились определять массу планет по кольцам в газопылевом диске

Международная группа планетологов разработала подход, позволяющий точно определять массу возникающих и вновь образующихся экзопланет по плотности и распределению вещества внутри колец в окружающем их газопылевом диске.

"Яркие кольца в протопланетных дисках являются не просто красивыми элементами этих структур, но и настоящими "отпечатками пальцев" планет, которые их породили. Нам удалось создать подход, который позволяет реконструировать массу формирующихся планет, из-за которых пыль и газ концентрировались внутри этих колец, даже если планеты невозможно увидеть непосредственно", - заявила планетолог из Уорикского университета Амина Фаруки, слова которой приводит пресс-служба университета.

Как отмечают Фаруки и ее коллеги, за последние два десятилетия ученые-планетологи обнаружили десятки молодых звездных систем, окруженных дисками газа и пыли, внутри которых формируются планеты. В процессе формирования экзопланет внутри этих дисков образуется серия ярких и темных колец, а также другие структуры, возникающие в результате сложных гравитационных взаимодействий между частицами диска и «семенами» небесных тел.

Теоретически массу рождающихся планет можно определить, измеряя скорость частиц в дисках, их размеры и другие свойства с помощью сверхчувствительных микроволновых телескопов. Однако на практике этому препятствовала сложная структура колец и непрозрачность газопылевых дисков. Для решения этой проблемы Фаруки и ее коллеги разработали компьютерную модель, позволяющую максимально подробно рассчитать взаимодействия частиц в кольцах при наличии образующихся планет разных масс.

Проведенные учеными расчеты показали существование простой математической зависимости между массой формирующейся экзопланеты, а также положением и толщиной наиболее яркой части кольца, внутри которого она находится. Это позволяет очень быстро и точно определять массу таких небесных тел с помощью наземного микроволнового телескопа ALMA, установленного в высокогорной обсерватории Чахнантор в Чили.

Астрономы проанализировали изображения недавно возникшей звездной системы PDS 70 и рассчитали массу одной из двух формирующихся в ней планет — газового гиганта PDS 70c. Он оказался примерно в 3,3 раза тяжелее Юпитера, что хорошо согласуется с другими оценками, полученными путем косвенных измерений. Это указывает на возможность использования такого подхода для определения массы других недавно открытых экзопланет, формирующихся внутри газовых и пылевых дисков, заключили ученые.