Pressmeddelande

Kometkrockar kan förklara märkligt gasmoln intill ung stjärna

ALMA avslöjar en gåtfull gasklump i fragmentskivan runt Beta Pictoris

6 mars 2014

En grupp astronomer meddelar idag att de med hjälp av ALMA-teleskopet (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) i norra Chile har upptäckt en oväntad klump av kolmonoxidgas i den stoftrika skivan runt stjärnan Beta Pictoris. Upptäckten är överraskande, eftersom man tror att molekylerna i sådan gas borde brytas sönder av stjärnans strålning. Någonting måste se till att gasen fortlöpande ersätts med ny gas. Troligen kan upprepade krockar mellan små isiga himlakroppar som kometer ligga bakom detta.

Beta Pictoris är en närbelägen stjärna som enkelt kan ses med blotta ögat på södra stjärnhimlen (dock inte från Sverige). Den betraktas ofta som urtypen för unga planetsystem. Man vet att den har en planet i omloppsbana omkring 1,2 miljarder kilometer från stjärnan, och det var en av de första stjärnor som visade sig vara omgiven av en stor skiva som innehåller stoft och stenkross – en så kallad fragmentskiva [1].

Nya observationer med ALMA visar nu att skivan genomsyras av kolmonoxidgas. Förekomsten av gasen kolmonoxid, som är extremt skadlig för människor, kan paradoxalt nog peka på att Beta Pictoris-systemet i framtiden kan bli en hemvist för liv. Bombräderna av kometer som nu slår ner över planeternas yta levererar troligen vatten som ger möjlighet till liv [2].

Men kolmonoxid förgörs snabbt och enkelt av stjärnljus – det kan bara överleva omkring 100 år där det har observerats i Beta Pictoris skiva. Att man ser gasen i Beta Pictoris 20 miljoner år gamla fragmentskiva är en stor överraskning, så varifrån kom den, och varför är den fortfarande där?

Bill Dent, ESO-astronom vid Joint ALMA Observatory i Santiago, Chile, är försteförfattare till en artikel som publiceras i tidsskriften Science idag.

– Såvida vi inte observerar Beta Pictoris vid ett väldigt speciellt tillfälle så måste kolmonoxiden fortlöpande ersättas med ny gas allt eftersom den förstörs. Den huvudsakliga källan till kolmonoxid i ett ungt solsystem är krockar mellan isiga himlakroppar, allt från kometer till objekt stora som planeter.

Aki Roberge, astronom vid NASA:s Goddard Research Center i Greenbelt, USA, är medförfattare till artikeln. Hon förklarar att den uppmätta kolmonoxidhalten kräver många kometkrockar.

– För att de mängder av koldioxid som vi uppmätt ska kunna uppstå så skulle krockarna behöva ske häpnadsväckande ofta – en stor kometkrock var femte minut. Det skulle krävas en otroligt tätt packad och massiv kometsvärm för att få så många kometkrockar, säger hon.

Men ALMA-observationerna bjöd på ännu en överraskning. Tack vare ALMA:s unika förmåga att mäta position och hastighet samtidigt visade de inte bara på att det fanns kolmonoxid i fragmentskivan, men också var någonstans i den som gasen låg. Gasen visade sig vara koncentrerad till en enda kompakt klump 13 miljarder kilometer från stjärnan, eller tre gånger avståndet mellan Neptunus och solen. Det är fortfarande ett mysterium att gasen bara finns i denna lilla klump så långt bort från stjärnan.

Mark Wyatt är astronom vid Cambridgeuniversitetet i Storbritannien och medförfattare till artikeln.

– Klumpen är en viktig ledtråd när vi vill förstå vad som pågår i det unga planetsystemets ytterområden. Sådana klumpar kan bildas på två olika sätt. Antingen har gravitationskraften från en hittills okänd planet som är ungefär lika stor som Saturnus kunnat koncentrera kometkrockarnerna till ett litet område, eller så ser vi resterna av en katastrofal krock mellan två isiga planeter ungefär lika stora som Mars.

Båda dessa möjligheter gör att astronomerna nu har förhoppningar om att det ska finnas fler planeter runt Beta Pictoris som väntar på att bli upptäckta.

– Kolmonoxid är bara början. Det kan finnas andra större molekyler, förstadierna till organiska molekyler, som de här isiga himlakropparna släpper ifrån sig, tillägger Roberge.

Ytterligare observationer med ALMA – som fortfarande är på väg mot sin fulla kapacitet – har planerats för att ge oss mer information om detta spännande planetsystem. Det kan hjälpa oss att förstå förhållandena som rådde när vårt eget solsystem bildades.

Noter

[1] Många stjärnor omges av yrande stoftmoln som kallas fragmentskivor eller debrisskivor. De utgör resterna av en kaskad av krockar mellan stenarna som ligger i omloppsbana runt stjärnan. Det påminner om resterna av den söndertrasade rymdstationen i filmen Gravity (men på en mycket större skala). Tidigare observationer av Beta Pictoris har rapporterats i eso1024 och eso0842.

[2] Kometer innehåller is som består av bland annat kolmonoxid, koldioxid, ammoniak och metan, men till största delen består de av en blandning av stoft och vattenis.

Mer information

ALMA är en internationell anläggning för astronomi och är ett samarbete mellan Europa, Nordamerika och Ostasien i samverkan med Chile. I Europa stöds ALMA av ESO, i Nordamerika av US National Science Foundation (NSF) i samarbete med Kanadas National Research Council (NRC) samt av Taiwans Nationella vetenskapsråd (NSC), i Ostasien av Nationella instituten för naturvetenskap (NINS) i Japan i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan. Bygget och driften av ALMA leds för Europas del av ESO, för Japan av Nationella astronomiska observatoriet i Japan (NAOJ) och för Nordamerika av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), som drivs av Associated Universities, Inc. (AUI). Joint ALMA Observatory (JAO) ger gemensam ledning och gemensam organisation för bygget, driftsättning och drift av ALMA.

Den här forskningen presenterades i artikeln “Molecular Gas Clumps from the Destruction of Icy Bodies in the β Pictoris Debris Disk” som publiceras i tidsskriften Science 6 mars 2014. Teamet består av W.R.F. Dent (Joint ALMA Office, Santiago, Chile [JAO]),M.C. Wyatt (Institute of Astronomy, Cambridge, Storbritannien [IoA]), A. Roberge (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbank, USA), J.-C. Augereau (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble, Frankrike [IPAG]), S. Casassus (Universidad de Chile, Santiago, Chile), S. Corder (JAO), J.S. Greaves (University of St Andrews, Storbritannien), I. de Gregorio-Monsalvo (JAO), A. Hales (JAO), A.P.Jackson (IoA), A. Meredith Hughes (Wesleyan University, Middletown, USA), A.-M. Lagrange (IPAG), B. Matthews (National Research Council of Canada, Victoria, Kanada) och D. Wilner (Smithsonian Astrophysical Observatory, Cambridge, USA).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 15 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop: VISTA, som observerar infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop, samt VST, det största teleskopet som konstruerats för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Science-artikeln
• Pressrelease från NRAO
• Pressrelease från NASA
• Bilder på ALMA
• Mer information om ALMA

Kontakter

Robert Cumming
Onsala rymdobservatorium
Sverige
Tel: 0317725500
Mobil: 070 493 3114
E-post: robert.cumming@chalmers.se

Bill Dent
Joint ALMA Office
Santiago, Chile
E-post: wdent@alma.cl

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1408 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.