мини|315x315px|Циркумпланетарни диск око егзопланете PDS 70c (извор сличан тачки и околни облак у средини десне слике; осветљеност указује на врели водонични циркумпланетарни диск), унутар циркумстеларног диска (лева слика). Циркумпланетарни диск (енгл. circumplanetary disk, скраћено CPD) је торус, облик палачинке или прстенаста акумулација материје састављена од гаса, космичке прашине, планетезимала, астероида или фрагмената судара у орбити око планете. Они су резервоари материјала из којих се могу формирати месеци (или егзомесеци или субсателити). Такав диск се може манифестовати на различите начине.

Теорија мини|Хидродинамичка симулација унутрашњег дела циркумпланетарног диска након што су диску додати егзомесеци. Симулација коју су извршили Сун и сарадници. Џиновска планета ће се углавном формирати преко акреције језгра. У овом сценарију, језгро се формира акрецијом (накупљањем) малих чврстих тела. Када језгро постане довољно масивно, може да издуби празнину у циркумстеларном диску око матичне звезде. Материјал ће тећи са ивица циркумстеларног диска ка планети у млазевима и око планете ће формирати циркумпланетарни диск. Због тога се циркумпланетарни диск формира током касне фазе формирања џиновске планете. Величина диска је ограничена Хиловим радијусом. Циркумпланетарни диск ће имати максималну величину диска од 0,4 пута Хиловог радијуса. Диск такође има „мртву зону” у средњој равни која није турбулентна, као и турбулентну површину диска. Мртва зона је повољан регион за формирање сателита (егзомесеца). Циркумпланетарни диск ће проћи кроз различите фазе еволуције. Предложена је класификација слична оној за млада звездана тела. У раној фази циркумпланетарни диск ће бити пун. Новоформирани сателити ће издубити празнину близу планете, претварајући диск у „прелазни” диск. У последњој фази диск је пун, али има малу густину и може се класификовати као „еволуиран”. Поред циркумпланетарног диска, протопланета такође може да покрене одлив материјала. Један такав одлив је идентификован преко удареног SiS-a код планете HD 169142 b.

Циркумпланетарни дискови су у складу са формирањем Галилејевих сателита. Старији модели нису били у складу са леденим саставом ових месеца и немогућношћу потпуне диференцијације Калиста. Циркумпланетарни диск са приливом од 2·10−7 MJ/годишње гаса и чврстих тела био је конзистентан са условима потребним за формирање месеца, укључујући ниску температуру током касне фазе формирања Јупитера. Међутим, касније симулације су показале да је циркумпланетарни диск превише топао да би се сателити формирали и преживели. Ово је касније решено увођењем мртве зоне унутар циркумпланетарних дискова, што је повољан регион за формирање сателита и објашњава компактну орбиту Галилејевих сателита.

Кандидати око егзопланета У прошлости се сумњало да 2M1207b има циркумпланетарни диск. Нова посматрања са ЏВСТ-а / NIRSpec-а су успела да потврде акрецију са невидљивог диска детекцијом емисије водоника и хелијума. Класификација циркумпланетарног диска је међутим спорна јер се 2M1207b (или 2M1207B) може класификовати као бинарни систем заједно са 2M1207A, а не као егзопланета. Ово би диск око 2M1207b учинило циркумстеларним диском, упркос томе што се не налази око звезде, већ око објекта планетарне масе од 5–6 MJ.

У августу 2018. године, астрономи су известили о вероватној детекцији циркумпланетарног диска око CS Cha B. Аутори наводе да је „систем CS Cha једини систем у коме је вероватно присутан циркумпланетарни диск, као и разрешени циркумстеларни диск”. Међутим, 2020. године, параметри CS Cha B су ревидирани, што га чини највероватније акреционом звездом црвеним патуљком, а диск чини највероватније циркумстеларним.

Могући циркумпланетарни дискови су такође детектовани око егзопланета, HD 100546 b, AS 209 b и HD 169142 b или пратилаца планетарних маса (PMC; 10—20 MJ, одвајање ≥100 АЈ), као што су GSC 06214-00210 b и DH Tauri b.

Диск је детектован у субмилиметарском опсегу помоћу ALMA-е око SR 12 c, пратиоца планетарне масе. SR 12 c се можда није формирао од материјала циркумстеларног диска матичне звезде SR 12, тако да се можда не може сматрати правим циркумпланетарним диском. PMC дискови су релативно чести око младих објеката и лакши су за проучавање у поређењу са циркумпланетарним дисковима. Протопланета Delorme 1 (AB)b показује јаке доказе о акрецији са циркумпланетарног диска, али тај диск од септембра 2024. није детектован у инфрацрвеном спектру. Диск је детектован око планете YSES 1b помоћу Свемирског телескопа Џејмс Веб. Диск показује емисију малих врућих зрна оливина. Ово се сматра доказом судара између сателита који се формирају унутар диска.

Неколико дискова је детектовано око оближњих изолованих објеката планетарне масе. Дискови око оваквих објеката унутар 300 парсека пронађени су у Комплексу Ро Змијоношца, Комплексу Бик (нпр. KPNO-Tau 12), Облаку Вук I и у Комплексу Камелеон (нпр. добро проучени OTS 44 и Cha 110913−773444). Један изузетан близак слободно-лутајући објекат са диском је 2MASS J11151597+1937266, који је удаљен само 45 парсека. То би могао бити објекат планетарне масе или смеђи патуљак мале масе. Ови објекти са дисковима су слободно-лутајући и већином се њихови дискови називају циркумстеларним дисковима, упркос томе што су вероватно слични циркумпланетарним дисковима.

PDS 70

Диск око планете c у систему PDS 70 је био најбољи доказ за циркумпланетарни диск у време његовог открића. Ова егзопланета је део мултипланетарног звезданог система PDS 70, удаљеног око 370 светлосних година (110 парсека) од Земље.

PDS 70b У јуну 2019. године, астрономи су известили о детекцији доказа за циркумпланетарни диск око PDS 70b коришћењем спектроскопије и потписа акреције. Обе врсте ових потписа су претходно детектоване код других планетарних кандидата. Каснија инфрацрвена карактеризација није могла да потврди спектроскопске доказе за диск око PDS 70b и пријављује слабе доказе да тренутни подаци фаворизују модел са једном компонентом црног тела. Интеферометријска посматрања помоћу Сензора за фино навођење и блискоинфрацрвеног снимача и спектрографа без прореза Свемирског телескопа Џејмс Веб и архивираних података пронашла су оквирне доказе да PDS 70b има циркумпланетарни диск.

PDS 70c У јулу 2019. године, астрономи су известили о првој икада детекцији циркумпланетарног диска коришћењем система ALMA. Студије помоћу ALMA-е, које користе милиметарске и субмилиметарске таласне дужине, боље су за посматрање прашине концентрисане у међупланетарним регионима, пошто звезде емитују релативно мало светлости на овим таласним дужинама, и пошто су оптичка посматрања често замагљена огромним одсјајем сјајне матичне звезде. Циркумпланетарни диск је детектован око младе масивне егзопланете сличне Јупитеру, PDS 70c.

Према Андреи Исели, водећем истраживачу са Универзитета Рајс у Хјустону, Тексас, „По први пут можемо убедљиво да видимо јасне знакове циркумпланетарног диска, што помаже да се подрже многе актуелне теорије о формирању планета... Упоређивањем наших посматрања са инфрацрвеним сликама високе резолуције и оптичким сликама, јасно видимо да је иначе загонетна концентрација ситних честица прашине заправо диск прашине који опасује планету, прва таква карактеристика икада убедљиво посматрана.” Џејсон Ванг са Калтека, водећи истраживач друге публикације, објашњава, „ако се чини да планета седи на врху диска, што је случај са PDS 70c”, онда сигнал око PDS 70c треба да буде просторно одвојен од спољашњег прстена, што није био случај 2019. године. Међутим, у јулу 2021. представљени су подаци веће резолуције који су убедљиво разрешили ову дилему.

Планета PDS 70c је детектована у H-алфа линији, што се сматра доказом да акумулира материјал са циркумпланетарног диска брзином од 10−8±0.4 MJ годишње. На основу посматрања ALMA-е показано је да овај диск има радијус мањи од 1,2 астрономске јединице (АЈ), односно мањи од трећине Хиловог радијуса. Маса прашине је процењена на око 0,007 или 0,031 M⊕ (0,57 до 2,5 маса Месеца), у зависности од величине зрна коришћене за моделовање. Касније моделовање је показало да је диск око PDS 70c оптички дебео и да има процењену масу прашине од 0,07 до 0,7 M⊕ (5,7 до 57 маса Месеца). Укупна маса (прашина + гас) диска би требало да буде већа. Луминозност планете је доминантан механизам загревања унутар 0,6 АЈ циркумпланетарног диска. Изван тога, диск загревају фотони са звезде. Посматрања помоћу ЏВСТ NIRCam-а показала су велику карактеристику налик спирали близу PDS 70c. Ова карактеристика се види тек након што је уклоњен (одузет из модела) диск око PDS 70. Део ове карактеристике налик спирали протумачен је као акрециони ток који храни циркумпланетарни диск око PDS 70c.

Види још

Акрециони диск Екстрасоларна планета Планетарни прстен Протопланетарни диск Уништена планета Формирање и еволуција Сунчевог система Циркумстеларни омотач

Референце

Спољашње везе Галерија слика циркумстеларних дискова прашине (Пол Калас; „Сајт за учење ”) (ЕСО; јул 2021)

Категорија:Циркумстеларни дискови