Trong nhiều thập kỷ, quan điểm được chấp nhận rộng rãi nhất về cách Hệ mặt trời của chúng ta hình thành là Giả thuyết về tinh vân. Theo lý thuyết này, Mặt trời, các hành tinh và tất cả các vật thể khác trong Hệ Mặt trời được hình thành từ vật chất mơ hồ hàng tỷ năm trước. Bụi này trải qua một sự sụp đổ lực hấp dẫn ở trung tâm, hình thành Mặt trời của chúng ta, trong khi phần còn lại của vật liệu hình thành nên một mảnh vụn hoàn cảnh kết hợp lại với nhau để tạo thành các hành tinh.
Nhờ sự phát triển của kính viễn vọng hiện đại, các nhà thiên văn học đã có thể thăm dò các hệ sao khác để kiểm tra giả thuyết này. Thật không may, trong hầu hết các trường hợp, các nhà thiên văn học chỉ có thể quan sát các mảnh vụn xung quanh các ngôi sao với gợi ý về các hành tinh đang hình thành. Chỉ gần đây, một nhóm các nhà thiên văn học châu Âu mới có thể chụp được hình ảnh của một hành tinh mới sinh, do đó chứng minh rằng các mảnh vụn thực sự là nơi sinh của các hành tinh.
Nghiên cứu của đội ngũ xuất hiện trong hai bài báo được xuất bản gần đây Thiên văn học & Vật lý thiên văn, có tiêu đề Khám phá về một người bạn đồng hành khối lượng hành tinh trong khoảng trống của đĩa chuyển đổi xung quanh PDS 70 và và quỹ đạo và đặc tính khí quyển của hành tinh trong khoảng trống của đĩa chuyển tiếp PDS 70. Nhóm nghiên cứu đằng sau cả hai nghiên cứu bao gồm thành viên của Viện Thiên văn học Max Planck (MPIA) cũng như nhiều đài quan sát và trường đại học.
Vì lợi ích của nghiên cứu, các nhóm đã chọn PDS 70b, một hành tinh được phát hiện ở khoảng cách 22 Đơn vị Thiên văn (AU) từ ngôi sao chủ của nó và được cho là một cơ thể mới hình thành. Trong nghiên cứu đầu tiên - được dẫn dắt bởi Miriam Keppler thuộc Viện Thiên văn học Max Planck - nhóm nghiên cứu đã chỉ ra cách họ nghiên cứu đĩa tiền đạo xung quanh ngôi sao PDS 70.
PDS 70 là một ngôi sao T Tauri có khối lượng thấp nằm trong chòm sao Centaurus, cách Trái đất khoảng 370 năm ánh sáng. Nghiên cứu này được thực hiện bằng cách sử dụng các hình ảnh lưu trữ trong dải cận hồng ngoại được chụp bằng thiết bị nghiên cứu Exoplanet REopearch tương phản cao (SPHERE) trên Kính viễn vọng rất lớn của ESO và Kính viễn vọng cận hồng ngoại trên Kính viễn vọng phía nam Gemini .
Sử dụng những dụng cụ này, nhóm nghiên cứu đã thực hiện phát hiện mạnh mẽ đầu tiên về một hành tinh trẻ (PDS 70b) quay quanh một khoảng trống trong đĩa hình thành hành tinh của ngôi sao và nằm cách ngôi sao trung tâm của nó khoảng ba tỷ km (khoảng 1,86 tỷ dặm) và Mặt trời. Trong nghiên cứu thứ hai, dẫn đầu bởi Andre Muller (cũng từ MPIA), nhóm nghiên cứu mô tả cách họ sử dụng công cụ SPHERE để đo độ sáng của hành tinh ở các bước sóng khác nhau.
Từ đó, họ đã có thể xác định rằng PDS 70b là một khối khí khổng lồ có khoảng chín khối sao Mộc và nhiệt độ bề mặt khoảng 1000 ° C (1832 ° F), biến nó thành một Siêu sao Mộc siêu nóng đặc biệt. Hành tinh phải trẻ hơn ngôi sao chủ của nó, và có lẽ vẫn đang phát triển. Dữ liệu cũng chỉ ra rằng hành tinh được bao quanh bởi những đám mây làm thay đổi bức xạ phát ra từ lõi hành tinh và bầu khí quyển của nó.
Nhờ các công cụ tiên tiến được sử dụng, nhóm cũng có thể có được hình ảnh của hành tinh và hệ thống của nó. Như bạn có thể nhìn thấy từ hình ảnh (được đăng ở trên cùng) và video bên dưới, hành tinh này có thể nhìn thấy như một điểm sáng ở bên phải của trung tâm bị bôi đen của hình ảnh. Vùng tối này là do một máy quang phổ, ngăn ánh sáng từ ngôi sao để nhóm nghiên cứu có thể phát hiện ra người bạn đồng hành mờ nhạt hơn nhiều.
Như Miriam Keppler, một sinh viên sau tiến sĩ tại MPIA, đã giải thích trong một thông cáo báo chí ESO gần đây:
Những đĩa này xung quanh các ngôi sao trẻ là nơi sinh của các hành tinh, nhưng cho đến nay chỉ có một số ít các quan sát đã phát hiện ra gợi ý về các hành tinh bé trong đó. Vấn đề là cho đến nay, hầu hết các ứng cử viên trên hành tinh này chỉ có thể là các tính năng trong đĩa.
Ngoài việc phát hiện hành tinh trẻ, các nhóm nghiên cứu cũng lưu ý rằng nó đã điêu khắc đĩa hình thành hành tinh quay quanh ngôi sao. Về cơ bản, quỹ đạo hành tinh Trái đất đã vạch ra một lỗ hổng khổng lồ ở trung tâm của đĩa sau khi tích lũy vật liệu từ nó. Điều này có nghĩa là PDS 70 b vẫn nằm ở vùng lân cận nơi sinh của nó, có khả năng vẫn đang tích lũy vật chất và sẽ tiếp tục phát triển và thay đổi.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn học đã nhận thức được những khoảng trống này trong đĩa hình thành hành tinh và suy đoán rằng chúng được tạo ra bởi một hành tinh. Bây giờ, cuối cùng họ đã có bằng chứng để hỗ trợ lý thuyết này. Như André Müller đã giải thích:
“Các kết quả của Keppler cho chúng ta một cửa sổ mới về các giai đoạn đầu của sự phát triển hành tinh phức tạp và kém hiểu biết. Chúng ta cần phải quan sát một hành tinh trong một đĩa sao trẻ để thực sự hiểu các quá trình đằng sau sự hình thành hành tinh.“
Những nghiên cứu này sẽ là một lợi ích cho các nhà thiên văn học, đặc biệt là khi nói đến các mô hình lý thuyết về sự hình thành và tiến hóa của hành tinh. Bằng cách xác định các đặc tính vật lý và khí quyển của hành tinh, các nhà thiên văn học đã có thể kiểm tra các khía cạnh chính của Giả thuyết Tinh vân. Việc phát hiện ra hành tinh trẻ, phủ đầy bụi này sẽ không xảy ra nếu không nhờ vào khả năng của thiết bị ESO LAO SPHERE.
Công cụ này nghiên cứu các ngoại hành tinh và đĩa xung quanh các ngôi sao gần đó bằng cách sử dụng một kỹ thuật được gọi là hình ảnh có độ tương phản cao, nhưng cũng dựa vào các chiến lược và kỹ thuật xử lý dữ liệu tiên tiến. Ngoài việc chặn ánh sáng từ một ngôi sao bằng một vành, SPHERE có thể lọc các tín hiệu của các bạn đồng hành hành tinh mờ xung quanh các ngôi sao trẻ sáng ở nhiều bước sóng và kỷ nguyên.
Như Giáo sư Thomas Henning - giám đốc của MPIA, đồng điều tra viên người Đức của công cụ SPHERE, đồng thời là tác giả cao cấp của hai nghiên cứu - đã nêu trong thông cáo báo chí gần đây của MPIA:
Sau mười năm phát triển các công cụ thiên văn mạnh mẽ mới như SPHERE, khám phá này cho chúng ta thấy rằng cuối cùng chúng ta cũng có thể tìm và nghiên cứu các hành tinh tại thời điểm hình thành. Đó là sự hoàn thành giấc mơ ấp ủ từ lâu.
Các quan sát trong tương lai của hệ thống này cũng sẽ cho phép các nhà thiên văn học kiểm tra các khía cạnh khác của các mô hình hình thành hành tinh và tìm hiểu về lịch sử ban đầu của các hệ hành tinh. Dữ liệu này cũng sẽ đi một chặng đường dài để xác định hệ mặt trời của chúng ta hình thành và phát triển như thế nào trong lịch sử ban đầu của nó.
