Вы когда-нибудь наводили беспорядок на кухне во время выпечки? Иногда может показаться, что мука парит в воздухе, но как только вы добавили много воды и сформировали тесто, хлеб стал больше похож на шар. Похожий процесс работает в огромной солнечной системе, известной как PDS 70, за исключением того, что мука и вода заменяются на газ и пыль.

Молодая система PDS 70 заполнена изначальным газопылевым диском, который обеспечивает топливо для роста планет по всей системе. Эти наблюдения дают представление о том, как планеты-гиганты образовались вокруг нашего Солнца 4,6 миллиарда лет назад.

PDS 70 – первая известная система, в которой астрономы могут наблюдать процесс образования планет. Первое прямое изображение одной из ее планет, PDS 70b, было получено в 2018 году, после чего в 2019 году было получено несколько изображений, сделанных на разных длинах волн еще одной планеты – PDS 70c. Оба подобные Юпитеру объекты были обнаружены большим телескопом Европейской южной обсерватории.

Когда планеты впервые появились на снимках, возникла некоторая путаница. Эмбрионы планет образуются из диска пыли и газа, окружающего новорожденную звезду. Этот околозвездный материал скапливается на протопланете, создавая своего рода дымовую завесу, затрудняющую отделение на изображении развивающейся планеты от пыльного газообразного диска. Чтобы обеспечить ясность, ученые разработали метод распутывания сигналов изображения от околозвездного диска и протопланет.

Известно, что форма диска должна представлять собой симметричное кольцо вокруг звезды, тогда как планета должна быть единственной точкой на изображении. Таким образом, даже если планета окажется на вершине диска, как в случае с PDS 70c, основываясь на знаниях о том, как выглядит диск, ученые могут определить, насколько ярким он должен быть в месте расположения протопланеты. После этого нужно удалить информацию о диске и всё, что останется на изображении – это планета.

С помощью радиотелескопа ALMA астрономы впервые в мире наблюдали пояс из пыли и газа, который может дать начало целому ряду спутников. Диск опоясывает планету PDS 70c, которая находится в молодой звездной системе в 370 световых годах от Земли.

Планета PDS 70c расположена примерно в 5,3 миллиардах километров от звезды-хозяина, примерно на таком же расстоянии, как Нептун от нашего Солнца. Астрономы подсчитали, что эта планета примерно в 1-10 раз больше массы Юпитера. Если масса планеты находится на отрезке шкалы близком к 10, вполне возможно, что вокруг нее могут образовываться спутники размером с планету».

В отличие от ледяных колец Сатурна, которые, вероятно, образовались в результате столкновения комет и каменистых тел относительно недавно в истории нашей Солнечной системы, лунообразующий диск представляет собой останки процесса формирования планет.

PDS 70c была обнаружена ранее с помощью Очень Большого Телескопа Европейской Обсерватории (VLT). Одновременно с ней ученые открыли другую планету в той же звездной системе – PDS 70b, которая удалена от своей звезды примерно так же, как Уран от Солнца. Позади нее ALMA увидела массу пыли, напоминающую хвост. Что представляет собой этот хвост и что он значит для этой планетарной системы, пока неизвестно.

Астрономы установили, что диск вокруг PDS 70c примерно в 500 раз больше, чем кольца Сатурна. Его диаметр примерно равен расстоянию от Земли до Солнца. Массы диска достаточно, чтобы сформировать три спутника размером с Луну.

PDS 70 (V1032 Центавра) – звезда в созвездии Центавра. Находится на расстоянии 370 световых лет от Солнца.

Является молодой переменной звездой типа T Тельца. Её возраст оценивается в 5,4 млн лет, а масса составляет 0,82 M⊙. У звезды имеется протопланетный диск, в котором находится формирующаяся экзопланета, названная PDS70b. Впервые в истории получено подтверждённое изображение экзопланеты, находящейся на этапе формирования. В 2019 году было получено изображение второй планеты PDS 70c.

Впервые гипотеза о существовании протопланетного диска у PDS 70 была выдвинута в 1992 году, и она подтвердилась в 2006 году вместе с джетовой структурой. Радиус диска составляет около 140 а.е. В 2012 году в данном диске был обнаружен большой разрыв (приблизительно 65 а.е.) и было высказано предположение, что он образовался из-за формирования планеты.

Впоследствии было обнаружено несколько областей разрыва: больших частиц пыли не было до 80 а.е., а малые частички отсутствовали только до 65 а.е. Это представляло собой асимметрию в общей форме разрыва, что даёт основание предполагать, что в системе формируется несколько планет, которые оказывают влияние на распределение пыли в протопланетном диске.

В 2018 году астрономами Института астрономии Общества Макса Планка были опубликованы результаты, согласно которым изображения планеты диска, названной PDS 70b, получены камерой ZIMPOL и приёмником SPHERE телескопа.

Оценка массы и спектральный анализ планеты показывают, что она в несколько раз больше, чем Юпитер. Её температура составляет около 1000°C, а в атмосфере присутствуют облака – она довольно плотная и заполнена каплями жидкости или пыль. Радиус орбиты составляет около 20 а.е. (приблизительно как Уран по отношению к Солнцу) с периодом обращения около 120 лет. Согласно моделированию планета имеет свой аккреционный диск.

До 2018 года астрономам было сложно отличать зарождающиеся аномалии от формирований экзопланет, и был создан инструмент SPHERE специально для поиска молодых экзопланет. Основной функцией SPHERE является блокирование яркого света центральной звезды при помощи устройства-коронографа и усиление более тусклого света от планеты для получения достаточного уровня контрастности снимка.

Наблюдения за PDS 70 были включены в две обзорные программы (SHINE и DISK), в которых был задействован инструмент SPHERE. Охват SHINE составил 600 близлежащих молодых звёзд, DISK уделяла внимание изучению протопланетарных дисков и процессов формирования новых планет.