của Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard-Smithsonian

Một mô hình vòng bụi xung quanh ngôi sao trẻ Elias 24, được sản xuất từ mô phỏng dựa trên hình ảnh ALMA milimet mới của hệ thống. Mô hình cho thấy lớp bụi được tạo hình bởi một hành tinh có khối lượng bằng 70% khối lượng của Sao Mộc, nằm cách ngôi sao khoảng 60 au. Nhà cung cấp hình ảnh: Dipierro et al. 2018

Việc phát hiện ra một ngoại hành tinh thường là kết quả của việc theo dõi sự nhấp nháy của một ngôi sao (phương pháp chuyển tiếp) hoặc sự dao động của nó (phương pháp vận tốc xuyên tâm). Việc khám phá bằng hình ảnh trực tiếp là rất hiếm vì rất khó phát hiện một hành tinh ngoài hành tinh mờ nhạt ẩn trong ánh sáng chói của ngôi sao chủ của nó. Tuy nhiên, sự ra đời của thế hệ giao thoa kế vô tuyến mới (cũng như những cải tiến trong hình ảnh cận hồng ngoại) đã cho phép chụp ảnh các đĩa tiền hành tinh và trong các cấu trúc nền của đĩa, suy luận về quỹ đạo ngoại hành tinh. Các khoảng trống và cấu trúc dạng vòng là những manh mối đặc biệt hấp dẫn về sự hiện diện hoặc hình thành liên tục của các hành tinh.

Các vòng bụi đã được xác định trong nhiều hệ thống tiền hành tinh từ sự phát xạ tia hồng ngoại và tiểu milimét của chúng. Nguồn gốc của những chiếc nhẫn này đang được tranh luận. Chúng có thể được hình thành từ sự "chất đống" của bụi, sự lắng bụi, sự bất ổn định của trọng trường, hoặc thậm chí từ các biến thể về đặc tính quang học của bụi. Ngoài ra, các vòng có thể là kết quả động từ chuyển động quỹ đạo của các hành tinh đã phát triển hoặc đang trên đường đi của chúng. Các hành tinh sẽ tạo ra sóng trong các đĩa bụi, khi chúng tan biến, có thể tạo ra các khoảng trống hoặc vòng. Chìa khóa để giải quyết vấn đề là nhận ra rằng các hạt bụi có kích thước khác nhau hoạt động khác nhau, với các hạt nhỏ được liên kết mạnh với khí và do đó theo dõi khối lượng khí, trong khi các hạt lớn hơn (cỡ milimet hoặc lớn hơn) có xu hướng theo các gradient áp suất và tập trung gần các cạnh khe hở.

Các nhà thiên văn học của CfA Sean Andrews và David Wilner là thành viên của một nhóm các nhà khoa học đã sử dụng cơ sở ALMA để chụp ảnh bụi xung quanh ngôi sao trẻ Elias 24 với độ phân giải khoảng 28 au (một đơn vị thiên văn là khoảng cách trung bình của Trái đất từ Mặt trời). Các nhà thiên văn học tìm thấy bằng chứng về các khoảng trống và vành đai, và giả sử chúng được tạo ra bởi một hành tinh quay quanh, họ lập mô hình hệ thống cho phép cả khối lượng và vị trí của hành tinh cũng như sự phân bố mật độ của bụi phát triển. Mô hình tốt nhất của họ giải thích khá tốt các quan sát: sau khoảng bốn mươi bốn nghìn năm, hành tinh được suy ra có khối lượng bằng 70% khối lượng của Sao Mộc và nằm cách ngôi sao 61,7 au. Kết quả củng cố kết luận rằng cả khoảng trống và vòng đều phổ biến trong nhiều loại đĩa sao trẻ và báo hiệu sự hiện diện của quỹ đạo các hành tinh.