eso1818hu — Tudományos közlemények

Az ALMA három újszülött bolygót fedezett fel egy nagyon fiatal csillag körül

Új módszer a galaxis legfiatalabb bolygóinak megtalálására

2018. június 13.

Az ALMA segítségével két, egymástól független csillagászcsoport is meggyőző módon bizonyította, hogy a HD 163296 jelű fiatal csillag körül három újszülött bolygó is kering. A csillagászok egy új bolygókereső módszer révén három zavart is kimutattak a fiatal csillag körüli, gázokban dús korongban. Ez az eddigi legerősebb bizonyíték arra, hogy ott frissen keletkezett bolygók keringenek. Ez tekinthető az ALMA első bolygófelfedezésének.

Az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) egészen új alapokra helyezte a protoplanetáris korongokkal, ezekkel a fiatal csillagok körüli porból és gázból álló bolygógyárakkal kapcsolatos ismereteinket. A korongokban kimutatható gyűrűk és rések az ott keletkező bolygókezdemények közvetett bizonyítékai [1]. Azonban más folyamatok is létrehozhatnak ilyen ígéretesnek tűnő struktúrákat.

Most azonban egy új bolygóvadász módszerrel a bolygókezdeményeknek otthont adó korong gázáramainak rendellenes mintázatai alapján két csillagászcsoport is megerősítette több frissen létrejött bolygó jelenlétének árulkodó jeleit egy nagyon fiatal csillag körül [2].

A protoplanetáris korong gázáramainak vizsgálata sokkal meggyőzőbben jelzi a bolygók jelenlétét egy fiatal csillag körül – magyarázza Christophe Pinte, az ausztráliai Monash Egyetem és a Grenoble-i Planetológiai és Asztrofizikai Intézet (Université de Grenoble-Alpes/CNRS) csillagásza, az eredményekről szóló egyik szakcikk első szerzője. – „A módszerünk ígéretes új utakat nyit a bolygórendszerek keletkezésének jobb megértéséhez.

A tőlünk 330 fényévre lévő, a Nyilas csillagkép irányában látszó fiatal, HD 163296 katalógusjelű csillag bolygóit mindkét csoport az ALMA mérési adatainak kiértékelése alapján fedezte fel [3]. Ez a csillag a Napnál kétszer nagyobb tömegű, de mindössze négymillió éves — kora mindössze ezred része a Napénak.

A csillag protoplanetáris korongjában végbemenő helyi, kisléptékű gázmozgásokat vizsgáltuk. Ezzel a módszerrel képesek lehetünk a galaxis néhány legfiatalabb bolygójának a felfedezésére. Mindezt az ALMA nagy felbontású felvételeinek köszönhetjük.” – húzza alá Richard Teague, a University of Michigan csillagásza, a másik szakcikk első szerzője.

A korábbi ALMA-felvételeken is tisztán látható poranyag helyett a csillagászok ezúttal az egész korongban jelenlévő szén-monoxid (CO) gázt vizsgálták. A CO jellegzetes milliméteres hullámhosszú sugárzást bocsát ki, ez pedig az ALMA rádiótávcső-rendszerrel részletesen vizsgálható. Ennek a fénynek a Doppler-effektus miatti kicsiny hullámhosszváltozásai megmutatják a gázok korongbeli áramlásait.

Teague kutatócsoportja két bolygót azonosított a központi csillagtól mintegy 12 és 21 milliárd kilométer távolságra. A másik, Pinte által vezetett csoport pedig a csillagtól kb. 39 milliárd km távolságban talált egy harmadik bolygókezdeményt [4].

A két csoport ugyanannak a módszernek a különböző változatait használta. Ennek során a gáz mozgásában jelentkező anomáliákat vizsgálták. Ezek a nagyobb tömegű égitestek gravitációs hatása alatt álló CO gáz által kibocsátott sugárzásának a hullámhossz-eltolódása révén mutathatóak ki [5].

A technikát használva Teague csoportja néhány százalékos pontossággal határozta meg a gázáramlástól való átlagos eltérések mértékét. Ez vezetett a csillaghoz közelebbi gázanyagban mozgó két bolygó felfedezéséhez. Pinte csoportja közvetlenül mérte a gáz áramlási sebességét. Ez a módszer a külső korongban működik jobban, ám csak 10% pontossággal képes a mozgások anomáliáit érzékelni. A szerzők így pontosabban tudták meghatározni a harmadik bolygó helyét.

A kutatók mindkét esetben olyan régiókat azonosítottak a korongban, ahol a gáz áramlása a környezetétől eltér – valahogy úgy, mint ahogyan egy folyó vize örvénylik egy szikla körül. Ezeknek a mozgásoknak az aprólékos vizsgálatával a kutatók egyértelműen ki tudták mutatni az ott lévő, Jupiterhez hasonló tömegű égitestek hatását.

Az új technika segítségével a csillagászok sokkal pontosabban meg tudják becsülni a bolygókezdemények tömegét, és sokkal kisebb a téves detektálások valószínűsége. – „Az ALMA ezzel az exobolygó-kutatás frontvonalába került.” – teszi hozzá Ted Bergin társszerző, szintén a University of Michigan kutatója.

Mindkét csoport folytatja a módszer tökéletesítését, és azt más korongokra is alkalmazni kívánják. Ettől a bolygólégkörök kialakulásának pontosabb megértését, valamint a születő bolygó légkörébe bekerülő elemek és molekulák részletesebb megismerését várják.

Megjegyzés

[1] Habár a csillagászok az elmúlt két évtizedben több ezer exobolygót fedeztek fel, a bolygókezdemények kimutatása továbbra is a tudományos érdeklődés élvonalába tartozik, és egészen idáig nem is történt egyértelmű felfedezés. A már teljesen kifejlődött bolygók kimutatására használt módszerek, melyek egyike például a központi csillag kicsiny elmozdulásait méri, nem alkalmasak a bolygókezdemények detektálására.

[2] A csillag körül áramló gáz a bolygók hiányában nagyon egyszerű szabályt követ; Kepler-mozgást végez. Ezt kis léptéken koherens módon szinte lehetetlen megzavarni. Ilyen zavarokat csak egy viszonylag nagy tömegű test tud kelteni.

[3] Az ALMA HD 163296-ról és más hasonló rendszerekről készített felvételei finom koncentrikus gyűrűk és rések mintázatait tárták fel a protoplanetáris korongokban. Ezek a rések valószínűleg a porba és gázba ágyazódott bolygókezdemények jelenlétéről árulkodnak, melyek tisztára söpörték a pályájukat, illetve begyűjtötték az ott keringő törmeléket. Ennek a konkrét korongnak a korábbi vizsgálata már feltárta, hogy a porban és gázban mutatkozó rések egybeesnek, ami legalább két keletkezőben lévő bolygótest jelenlétére utal. Ezek azonban csak közvetett bizonyítékok voltak, és semmit sem árultak el a bolygók tömegéről.

[4] Ezek a távolságok 80, 140 és 260 Nap–Föld-távolságnak (csillagászati egység) felelnek meg.

[5] A módszer hasonlít ahhoz, amely segítségével a Neptunusz bolygót a 19. században felfedezték. Akkor az Uránusz bolygó mozgásának anomáliáiból következtettek egy ismeretlen test gravitációs hatására, amit aztán 1846-ban vizuálisan is megtaláltak. Mint kiderült, ez nem volt más, mint a Naprendszer nyolcadik bolygója.

A Pinte kutatócsoportja által a bolygó kimutatására alkalmazott módszert a csoport 2015-ben az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban Planet formation signposts: observability of circumplanetary disks via gas kinematics címmel publikálta.

További információ

Ezeket a kutatási eredményeket az Astrophysical Journal Letters folyóirat egyazon számában, két szakcikkben közölték: C. Pinte et al. “Kinematic evidence for an embedded protoplanet in a circumstellar disc”, valamint R. Teague et al. “A Kinematic Detection of Two Unseen Jupiter Mass Embedded Protoplanets”.

Pinte csoportjának tagjai: C. Pinte (Monash University, Clayton, Victoria, Ausztrália; Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Franciaország), D. J. Price (Monash University, Clayton, Victoria, Ausztrália), F. Ménard (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Franciaország), G. Duchêne (University of California, Berkeley California, USA; Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Franciaország), W.R.F. Dent (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile), T. Hill (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile), I. de Gregorio-Monsalvo (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile), A. Hales (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile; National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, Virginia, USA) és D. Mentiplay (Monash University, Clayton, Victoria, Ausztrália).

Teague csoportjának tagjai: Richard D. Teague (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), Jaehan Bae (Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, Washington, DC, USA), Edwin A. Bergin (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), Tilman Birnstiel (University Observatory, Ludwig-Maximilians-Universität München, München, Németország) és Daniel Foreman- Mackey (Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, New York, USA).

Az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) az európai ESO, az Amerikai Egyesült Államokbeli U.S. National Science Foundation (NSF) és a japán National Institutes of Natural Sciences (NINS) együttműködésében, a Chilei Köztársasággal közösen valósult meg. Az ALMA működését a tagállamai részéről az ESO, az NSF együttműködésben a kanadai National Research Council of Canada-val (NRC), a taiwani National Science Council of Taiwan (NSC) és a NINS együttműködésben a taiwani Academia Sinica-val (AS) és a Korea Astronomy and Space Science Institute-tal (KASI) finanszírozza. Az ALMA építését és működtetési feladatait a tagállamai részéről az ESO, Észak-Amerika részéről az Associated Universities, Inc. (AUI) által fenntartott National Radio Astronomy Observatory (NRAO), valamint Kelet-Ázsia részéről a National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) látja el. A Joint ALMA Observatory (JAO) irányítja az ALMA építését, az üzembehelyezését és működtetését. Az ESO a legfontosabb kormányközi csillagászati szervezet Európában, és messze a legeredményesebb földfelszíni csillagászati obszervatórium az egész világon. Tizenhat tagország támogatja: Ausztria, Belgium, Csehország, Dánia, az Egyesült Királyság, Finnország, Franciaország, Hollandia, Lengyelország, Németország, Olaszország, Portugália, Spanyolország, Svájc és Svédország. Ezt a sort  egészíti ki az ESO obszervatóriumainak befogadóországaként Chile, valamint stratégiai partnerként Ausztrália. Az ESO ambiciózus programjának fő célkitűzése hatékony földi megfigyelő műszerek tervezése, kivitelezése és működtetése fókuszál annak érdekében, hogy a csillagászok élvonalbeli fontos tudományos felfedezéseket tehessenek. Az ESO vezető szerepet játszik csillagászati együttműködések elősegítésében és szervezésében. Az ESO három világszínvonalú megfigyelő helyet tart fenn Chilében. Ezek: La Silla, Paranal és Chajnantor. Paranalon üzemel a Nagyon Nagy Távcső (VLT), a világ legkorszerűbb látható hullámhosszakon üzemelő csillagászati obszervatóriuma, és két égboltfelmérő távcső. A világ legnagyobb égboltfelmérő teleszkópja, a VISTA az infravörös hullámhossztartományban működik, míg a VLT Égboltfelmérő Távcső az optikai hullámhosszak legnagyobb dedikált égboltfelmérő műszere. Az ESO vezető résztvevő az ALMA-együttműködésben, ami jelenleg a legnagyobb létező csillagászati projekt. Mindezeken túl épül már a Paranalhoz közeli Cerro Armazones tetején az ESO 39-méteres Rendkívül Nagy Távcsöve (ELT) is. Ez lesz a világ „égre néző legnagyobb szeme”.

Linkek

Kapcsolat

Christophe Pinte
Monash University
Clayton, Victoria, Australia
Telefon: +61 4 90 30 24 18
E-mail: christophe.pinte@univ-grenoble-alpes.fr

Richard Teague
University of Michigan
Ann Arbor, Michigan, USA
Telefon: +1 734 764 3440
E-mail: rteague@umich.edu

Calum Turner
ESO Assistant Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Telefon: +49 89 3200 6670
E-mail: calum.turner@eso.org

Connect with ESO on social media

Ez az ESO eso1818 sz. sajtóközleményének fordítása

A sajtóközleményről

Közlemény száma:eso1818hu
Név:HD 163296
Típus:Milky Way : Star : Circumstellar Material : Planetary System
Milky Way : Star : Circumstellar Material : Disk : Protoplanetary
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2018ApJ...860L..13P

Képek

Az ALMA három újszülött bolygót fedezett fel egy nagyon fiatal csillag körül
Az ALMA három újszülött bolygót fedezett fel egy nagyon fiatal csillag körül
Formálódó bolygók
Formálódó bolygók
A fiatal HD 163296 csillag a Nyilas csillagképben
A fiatal HD 163296 csillag a Nyilas csillagképben
A fiatal HD 163296 csillag környezete
A fiatal HD 163296 csillag környezete
Az ALMA három újszülött bolygót fedezett fel
Az ALMA három újszülött bolygót fedezett fel

Videók

ESOCast 164 Light: Az ALMA három újszülött bolygót fedezett fel egy nagyon fiatal csillag körül (4K UHD)
ESOCast 164 Light: Az ALMA három újszülött bolygót fedezett fel egy nagyon fiatal csillag körül (4K UHD)
Ráközelítés a fiatal HD 163296 csillagra
Ráközelítés a fiatal HD 163296 csillagra

Tekintse meg