A fiatal csillagok körül gázból és porból álló protoplanetáris korongok alakulnak ki, és ezekből keletkeznek a bolygók. Ezek a korongok nem maradnak fenn örökre. Végül a csillag energiája fotoevaporáció révén eloszlatja a korongot, az anyag a bolygókba kerül, és a bolygóképződés leáll. Minden fiatal csillagnak várhatóan vannak protoplanetáris korongjai, és ezek a poros környezetek megnehezítik a fiatal bolygók kialakulásának megfigyelését.
A csillagászok nemrégiben megfigyeltek egy kettős csillagot, amelynek különálló korongjai vannak. Az elsődleges csillag megtisztította poros protoplanetáris korongját, míg társának még nem. Most, hogy az elsődleges csillag eltávolította a zavaró port, kiváló célpontot jelent a bolygók közvetlen megfigyeléséhez. A kutatás címe: „Direct imaging discovery of a young giant planet orbiting on Solar System scales” (Közvetlen képalkotással felfedezett fiatal óriásbolygó a Naprendszer méretében), és az Astronomy and Astrophysics folyóiratban jelent meg. A vezető szerző Tomas Stolker, a hollandiai Leideni Egyetem Leideni Obszervatóriumának csillagászati adjunktusa.
A kettős csillagrendszer neve HD 135344 AB, és körülbelül 440 fényévre található a Földtől. A és B mindkét csillag fiatal, és egymás körül széles pályán keringenek, ami arra utal, hogy protoplanetáris korongjaik külön fejlődtek. Az elsődleges csillag egy A-típusú fősorozatbeli csillag, a másodlagos csillag pedig egy F-típusú fősorozatbeli csillag. A kettős rendszer kritikus tulajdonsága, hogy az elsődleges csillag megtisztította protoplanetáris korongját, míg a másodlagos csillag nem.
A másodlagos csillagot évtizedek óta tanulmányozzák, főként azért, mert még mindig bolygókat alakít ki. A megfigyelések feltártak egy központi üreget a korongban, spirális karokat és változó árnyékokat, amelyek mind bolygó-korong kölcsönhatásra utalnak, bár a tényleges bolygókat vastag porréteg védi a megfigyelésektől. Az elsődleges csillag viszont úgy tűnik, hogy nincs korongja, és nem keltett nagy figyelmet. A por hiánya azonban kiemelt helyszínt jelent az exobolygók kereséséhez.
Az új kutatásban a csapat a Very Large Telescope (VLT) és annak SPHERE exoplanet műszerét használta, hogy közvetlenül leképezze a HD 135344 A elsődleges csillag körül keringő bolygót. Négy évnyi szorgalmas megfigyelés és nagy teljesítményű műszerekkel sikerült felfedezni. „Az A csillagot soha nem vizsgálták, mert nincs korongja. Kollégáimmal kíváncsiak voltunk, hogy már kialakult-e körülötte bolygó” – mondta Stolker egy sajtóközleményben. „Így négy év gondos mérései és némi szerencsével a válasz igen.”
A HD 135344 Ab észlelése a VLT és SPHERE műszerével. A képek közül négy az Infra-Red Dual Imaging and Spectrograph, kettő pedig az Integral Field Spectrograph felvételén látható. A bolygó nyugati irányban (azaz jobbra) látható. (VLT/SPHERE; Stolker et al. 2025. A&A)
A HD 135344 Ab egy fiatal bolygó, amelynek tömege körülbelül 10 Jupiter-tömeg. Csillagától 15-20 csillagászati egységre kering, spektrális típusa közepes L, ami azt jelenti, hogy a barna törpe és a gázóriás között helyezkedik el. Korának legfeljebb 12 millió év, ami az egyik legfiatalabb közvetlenül megfigyelt bolygóvá teszi.
Az a tény, hogy az elsődleges csillag már nem alkot bolygókat, míg a másodlagos csillag még bolygókat alkot, azt mutatja, hogy a kettős csillagok bolygóalkotási és protoplanetáris korongok élettartama eltérő lehet.
Amikor először észlelték a bolygót, nem volt egyértelmű, hogy bolygó vagy csillag. A VLT azonban egy nagy teljesítményű és rugalmas távcső. Négy különálló, de azonos távcsőből áll, amelyek interferométerként használhatók, valamint négy kisebb kiegészítő távcsőből, amelyek függetlenül pozícionálhatók.
Ez lehetővé tette a VLT és a SPHERE számára, hogy rendkívüli pontossággal térképezzék fel a bolygó helyzetét. Idővel látták, hogy a csillag és a feltételezett bolygó együtt mozog, ami megerősítette, hogy bolygóról van szó.
Ez az ábra mutatja, hogyan állapították meg a csillagászok, hogy az új bolygó nem egy másik csillag. Látható, hogy a bolygó többnyire kelet felé mozog, míg a háttérben lévő források északkelet felé. A keresztek jelzik a kelet felé mozgó HD 135344 Ab helyzetét. A színes körök jelzik a feltételezett háttérforrások helyzetét az IRDIS látómezejében, amelyeket az egyes időpontok között pontozott vonalak kötnek össze. A szaggatott vonal egy álló háttérforrás pályáját jelzi. (Stolker et al. 2025. A&A) „Szerencsénk volt azonban” – mondja Stolker. „A bolygó és a csillag közötti szög most olyan kicsi, hogy a SPHERE alig képes észlelni a bolygót.”
Az exobolygók megfigyelése és leképezése rendkívül nehéz feladat. A legtöbb exoplanéta felfedezés megfigyelési adatokból következtethető, és a adatok értelmezésén alapuló művészi illusztrációkkal kerül bemutatásra. Bár a HD 135344 Ab képei nem mutatnak bolygó részleteket, ezek közvetlen felvételek, nem pedig ábrázolások. A kutatók szerint a bolygó valószínűleg a naprendszer hóhatárának közelében keletkezett. A tudósok úgy vélik, hogy ez a régió kulcsfontosságú a óriásbolygók kialakulásában. Ott különböző anyagok állnak rendelkezésre, mert a víz, az ammónia és a metánhoz hasonló illékony anyagok nem gázok, hanem szilárd anyagok. A rendelkezésre álló szilárd felületek összesen nagyobb mennyisége miatt a porrészecskék könnyebben tapadnak össze, és végül bolygókká növekednek.
Nehéz volt megállapítani, hogy a bolygó nem háttércsillag, ami megnehezíti az exobolygók közvetlen megfigyelését. Ebben nagy szerepet játszanak a Gaia asztrometriai adatai. „Ez a tanulmány rávilágít a nagy pontosságú asztrometriai mérések fontosságára is, amelyekkel teljes mértékben elkülöníthető a pálya a háttérmozgástól egy nem állandó háttércsillagokból álló régióban” – magyarázzák a szerzők. De szerencsés időzítésre is szükség volt. „A HD 135344 Ab felfedezésében azonban nagy szerepet játszott a szerencse is, mert a bolygót kedvező távolságban kaptuk el a ferde pályáján” – írják a szerzők a következtetéseikben. „A következő 10–20 évben a csillagától való szögtávolság ≈10–35 mas-ra csökken, ami azt jelenti, hogy a bolygó pályájának nagy részén nem lehetett volna felfedezni a SPHERE segítségével.”
A közvetlen képalkotó felmérések azt mutatják, hogy az ilyen óriásbolygók ritkák 20 au-nál nagyobb távolságokban. Ezeknek a bolygóknak a rövidebb távolságokban történő észlelése várhatóan növekedni fog, amikor az ESA Gaia asztrometriai missziója 2026-ban közzéteszi negyedik adatkészletét. Ezek az adatok iránymutatásul szolgálnak majd a további exobolygók közvetlen megfigyeléséhez. „A Gaia DR4 hasonló, csillagképződő régiókban található, közeli óriásbolygókra utaló jeleket tárhat fel, amelyek iránymutatásul szolgálnak majd a közvetlen megfigyelésekhez és az utómunkálatokhoz” – magyarázzák a kutatók. „A HD 135344 Ab egy olyan óriásbolygók populációjának része lehet, amelyek a hóhatár közelében alakulhattak ki” – írják a szerzők. „Ezek az objektumok eddig nehezen észlelhetők voltak, mivel a legtöbb felmérés és megfigyelési stratégia nem volt optimalizálva ilyen kis távolságokra.” Ha létezik egy ilyen fiatal óriásbolygókból álló populáció, az exobolygó-kutatók nagyon szeretnék megtalálni őket. Sokat tanulhatnának tőlük az óriásbolygók kialakulásáról. Amikor felfedezik őket, a következő lépés a részletesebb tanulmányozásuk lesz.
A 2029-ben üzembe helyezendő Extremely Large Telescope (Extremely Large Telescope) teleszkóp képes lesz erre. Ez többet fog elárulni ezekről a bolygókról, összetételükről és kialakulásukról.
