Astronomowie od lat przyglądają się jednej z najjaśniejszych gwiazd nocnego nieba – Fomalhautowi, oddalonemu od nas o zaledwie 25 lat świetlnych. To stosunkowo młoda gwiazda, mająca około 440 milionów lat, która otoczona jest przez rozległy dysk szczątkowy. Ten dysk, zbudowany z pyłu i fragmentów skalnych, powstaje w wyniku zderzeń planetozymali i stanowi idealne środowisko do narodzin egzoplanet.
Nowe badania przeprowadzone z użyciem radioteleskopu ALMA oraz obserwacji Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) pokazują, że w strukturze tego dysku kryje się niezwykła tajemnica. Dysk Fomalhauta nie jest symetryczny – wykazuje ujemny gradient mimośrodu, czyli odkształcenie, które maleje wraz z odległością od gwiazdy.
Odkształcony dysk jako wskazówka dla planet
Astronomowie od dawna podejrzewają, że to właśnie niewidoczne egzoplanety mogą odpowiadać za niezwykłe kształty i deformacje w dyskach szczątkowych. W przypadku Fomalhauta, południowo-wschodnia część dysku jest aż o 4 jednostki astronomiczne szersza niż część północno-zachodnia. Takie zjawisko trudno wyjaśnić inaczej niż obecnością masywnego obiektu – prawdopodobnie planety.
Według badań opublikowanych w „The Astrophysical Journal” oraz „The Astrophysical Journal Letters”, istnieją dwa główne scenariusze. Jeden zakłada istnienie planety w odległości 109–115 jednostek astronomicznych, która „czyści” przestrzeń aż do wewnętrznej krawędzi głównego pasa pyłowego. Drugi scenariusz sugeruje bliższą planetę, znajdującą się w odległości 70–75 jednostek astronomicznych, wewnątrz tzw. pasa pośredniego.
JWST i ALMA – kosmiczny duet obserwacyjny
To właśnie połączenie danych z ALMA i JWST pozwoliło dostrzec te subtelne szczegóły. JWST, działający w podczerwieni, ujawnił nowe warstwy struktury dysku, w tym pas pośredni rozciągający się od 83 do 104 jednostek astronomicznych. ALMA natomiast dostarczyła szczegółowych danych na temat szerokości i kształtu pierścieni pyłowych.
Badacze podkreślają, że żadna z dotychczasowych prób stworzenia modelu ze stałym mimośrodem nie potrafiła wyjaśnić nietypowych cech dysku Fomalhauta. Dopiero wprowadzenie hipotezy o istnieniu planety sprawia, że obserwacje zaczynają mieć sens.
Poszukiwanie ukrytej planety
Choć obecnie astronomowie nie są w stanie bezpośrednio wykryć tej planety – jej masa i orbita pozostają poniżej progu czułości stosowanych metod – modele wyraźnie wskazują, że to właśnie ona odpowiada za kształt dysku.
„Mówiąc wprost: nie udało nam się znaleźć modelu ze stałym mimośrodem, który mógłby wyjaśnić te osobliwe cechy dysku Fomalhauta” – powiedział Jay Chittidi z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa.
Naukowcy planują dalsze obserwacje, które mogą w przyszłości potwierdzić obecność planety. Jeśli tak się stanie, będzie to jedno z najciekawszych odkryć w badaniach nad młodymi układami planetarnymi.
Dlaczego Fomalhaut jest tak ważny?
Bliskość Fomalhauta sprawia, że można badać jego strukturę z dużo większą precyzją niż w przypadku innych odległych gwiazd. To właśnie dlatego jest on uważany za idealne laboratorium do badania początkowych etapów ewolucji układów planetarnych.
Jeżeli hipoteza się potwierdzi, odkrycie to będzie kolejnym dowodem na to, że planety powstają z dysków pyłowych wokół młodych gwiazd – dokładnie tak, jak miliardy lat temu powstała Ziemia i pozostałe planety Układu Słonecznego.