太陽系外の惑星を探すとき、天文学者は多くの場合、いくつかの間接的な手法に依存しています。これらのうち、トランジット法（別名。トランジット測光法）と放射速度法（別名。ドップラー分光法）は、（特に組み合わせて使用する場合）最も効果的で信頼性の高い2つの方法です。残念ながら、ホストスターのまぶしさの中でかすかな太陽系外惑星を見つけるのは非常に難しいため、直接イメージングはまれです。
しかし、電波干渉計と近赤外線イメージングの改善により、天文学者は原始惑星系円盤をイメージングし、太陽系外惑星の軌道を推測することができました。この方法を使用して、最近、天文学者の国際チームが新しく形成された惑星系の画像をキャプチャしました。このシステムのギャップとリング状の構造を研究することにより、チームは太陽系外惑星の可能なサイズを仮定することができました。
「ALMAによって明らかにされたエリアス24の周りのディスクのリングとギャップ」というタイトルのこの研究は、最近 王立天文学会の月次通知。チームはレスター大学の天体物理学者であるジョバンニディピエロが率い、ハーバードスミスソニアン天体物理学センター（CfA）、合同アルマ望遠鏡観測所、国立電波天文台、マックスプランク天文学研究所のメンバーを含み、そして、複数の大学や研究機関。
過去において、塵の輪は多くの原始惑星系で確認されており、それらの起源と惑星形成との関係は多くの議論の対象となっています。一方では、それらは特定の領域に堆積するダスト、重力の不安定性、またはダストの光学特性の変動の結果である可能性があります。代わりに、それらはすでに発達した惑星の結果であるかもしれません、そしてそれが彼らがそれを通過するとき、粉塵を消散させます。
ディピエロと彼の同僚が彼らの研究で説明したように：
「別のシナリオは、動的にアクティブなディスクを呼び出します。この場合、惑星はすでに形成されているか、形成の最中です。埋め込まれた惑星は、周囲の円盤に密度波を励起し、散逸すると角運動量を蓄積します。惑星が十分に大きい場合、惑星と円盤によって作成された波の間の角運動量の交換により、単一または複数のギャップが形成されます。その形態的特徴は、ローカルの円盤条件と惑星の特性に密接に関連しています。」
チームは調査のために、2014年6月に始まったAtacamaラージミリ/サブミリアレイ（ALMA）サイクル2の観測データを使用しました。そうすることで、エリアス24の周りの塵を画像化することができました。解像度は約28 AU（つまり、地球と太陽の間の距離の28倍）です。彼らが発見したのは、軌道を回っている惑星を示す可能性のあるギャップとリングの証拠でした。
このことから、彼らはこの潜在的な惑星の質量と位置、およびダストの分布と密度がどのようにそれを進化させるかを考慮に入れたシステムのモデルを構築しました。彼らが彼らの研究で示しているように、彼らのモデルはダストリングの観測を非常によく再現し、44、000年以内に木星のようなガス巨人の存在を予測しました：
「ディスク全体のダスト放出は、質量が？0.7？Mの埋め込まれた惑星の存在と一致していることがわかりましたJ 軌道半径で？ 60？au…ディスクモデルの表面輝度マップは、Elias 24で観察されたギャップおよびリング状の構造に適度に一致し、ギャップ領域の周りで観測されたフラックスの平均不一致が5％です。 」
これらの結果は、さまざまな若い星間円盤で観察されたギャップとリングが、軌道を回る惑星の存在を示しているという結論を補強します。チームが示したように、これは原始惑星系円盤の他の観測と一致しており、惑星形成の過程に光を当てるのに役立ちます。
「原始惑星系円盤の最近の高解像度と高感度の観測から浮かび上がってきたのは、ギャップとリングのような特徴が、さまざまな質量と年齢のさまざまな円盤で蔓延しているということです」と彼らは結論付けています。 「ダストの熱およびCOライン放出の新しい高解像度および高忠実度のALMA画像と高品質の散乱データは、それらの形成の背後にあるメカニズムのさらなる証拠を見つけるのに役立ちます。」
惑星の形成と進化の研究に関して最も困難な課題の1つは、天文学者が伝統的にプロセスの動作を見ることができなかったという事実です。しかし、装置の改善と太陽系外の星系を研究する能力のおかげで、天文学者は形成過程のさまざまな時点で系を見ることができました。
これは、太陽系がどのようになってきたかについての理論を洗練するのに役立ち、いつの日か若い星系でどのような種類の系が形成できるかを正確に予測できるようになるかもしれません。
