Астрономы предполагают, что все планеты образуются из так называемого протопланетного диска ― огромного облака пыли и газа, окружающего молодую звезду. Мелкие частицы постепенно начинают слипаться в более крупные фрагменты, из которых, как из кирпичей, формируется ядро. По мере роста новорожденная планета, словно пылесос, собирает всю материю вдоль своей орбиты, вырезая в газовом диске пустую полосу.
В подтверждение этой теории в 2012 году учёные впервые получили изображение далёкой молодой звезды с гигантским разрывом в окружающем её облаке. Два года спустя снимки телескопов из обсерватории ALMA позволили рассмотреть зарождение целой системы – в диске звезды HL Tau были отчётливо различимы несколько концентрических колец. И вот теперь астрономам впервые удалось непосредственно наблюдать экзопланету в стадии формирования.
Аспиранты Аризонского университета Стефани Саллум (Stephanie Sallum) и Кейт Фоллетт (Kate Follette) из Стэнфордского университета независимо друг от друга изучали звезду LkCa15, расположенную в 450 световых годах от Земли в созвездии Тельца. Её возраст и возраст её протопланетного диска составляет около двух миллионов лет.
Предыдущие наблюдения показали наличие в диске этой звезды широкого просвета. Теперь исследователи использовали самый современный метод, который позволяет наблюдать относительно небольшие объекты, расположенные вблизи звёзд и значительно уступающие им в яркости.
Раньше получить изображение экзопланет с помощью гигантских телескопов было невероятно трудно из-за турбулентности атмосферы Земли, вызванной смешением холодного и тёплого воздуха. Но новые системы адаптивной оптики крупнейшего в мире Большого бинокулярного телескопа (LBT) и двух Магеллановых телескопов (Magellan Telescopes), установленных в Чили, позволяют рассмотреть то, что раньше скрывалось от глаз астрономов.
"Причина, по которой мы выбрали эту систему, состоит в том, что она построена вокруг очень молодой звезды, окруженной облаком материала, оставшегося от процесса звездообразования, – поясняет Фоллетт в пресс-релизе. – Этот диск, похожий на большой пончик, уникален, потому что размер пробела сопоставим с размерами Солнечной системы, и мы предположили, что внутри этого пустого пространства может формироваться планета".
Сначала команда Саллум с помощью LBT заглянула внутрь полости в протопланетном диске LkCa15 и обнаружила там следы водорода, разогретого до 9700 градусов по Цельсию. Горячий газ ярко светился на определённой длине волны и располагается на расстоянии 2,2 миллиарда километров от звезды (это в 16 раз больше расстояния от Земли до Солнца).
Затем Фоллетт и её коллеги использовали Магеллановы телескопы и успешно подтвердили результаты первой группы исследователей. Новая экзопланета получила название LkCa15 b. По предварительным подсчётам, её масса в 10 раз меньше массы Юпитера.
"Раньше это выглядело одним пятном темно-красного света, испускаемого как звездой, так и экзопланетой во время роста, – объясняет Фоллетт. – Теперь мы в состоянии отделить слабый свет планеты от яркого света звезды и отчётливо увидеть, оба растущих объекта".
Учёные подозревают, что в окрестностях LkCa15 присутствует ещё одна планета – на расстоянии 2,8 миллиарда километров от звезды (обегает орбиту за 80 земных лет). Однако пока им не удалось найти её следы. Возможно, свет зарождающегося тела скрывают облака пыли.
Согласно другой версии, аккреция водорода происходит волнообразно. И если сегодня потоки газа устремляются к новорожденной LkCa15 b, через какое-то время они могут направиться к другому телу.
Подробные результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
