eso1818is — Fréttatilkynning

ALMA finnur þrjár ungar plánetur í kringum nýfædda stjörnu

Ný tækni leiðir í ljós nokkrar af yngstu plánetum Vetrarbrautarinnar

13. júní 2018

Tveir sjálfstæðir hópar stjörnufræðinga sem notuðu ALMA hafa fundið sterkar vísbendingar um þrjár ungar plánetur í kringum stjörnuna HD 163296. Með hjálp nýrrar leitartækni komu stjörnufræðingarnir auga á þrjár „fyrirstöður“ í gas- og rykskífunni í kringum stjörnuna ungu. Það eru sterkustu vísbendingarnar til þessa um nýmyndaðar plánetur. Litið er á þetta sem fyrstu pláneturnar sem finnast með ALMA sjónaukanum.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hefur breytt skilningi okkar á frumsólkerfisskífum — gas- og rykfylltum plánetuverksmiðjum sem umlykja nýjar stjörnur. Hringar og geilar í skífunum veita okkur vísbendingar um frumplánetur innan þeirra [1] en önnur fyrirbæri gætu líka skýrt myndanirnar.

Nú hefur tveimur hópum stjörnufræðinga tekist að staðfesta nýmyndaðar plánetur á sveimi um um unga stjörnu með hjálp nýrrar leitaraðferðar sem gengur út á að mæla óvenjuleg mynstur í gasstreyminu í skífum af þessu tagi [2].

„Að mæla gasflæði í frumsólkerfisskífu gefur okkur miklu meiri vissu um að pléntur leynast í kringum stjörnuna ungu,“ sagði Christophe Pinte við Monash háskóla í Ástralíu og aðalhöfundur einnar af tveimur greinum. „Tæknin lofar góðu um skilning okkar á myndun sólkerfa.“

Bæði teymi gerðu mælingar með ALMA á HD 163296, ungri stjörnu í um 300 ljósára fjarlægð frá Jörðinni í stjörnumerkinu Bogmanninum [3]. Stjarnan er um tvöfalt massameiri en sólin en aðeins fjögurra milljón ára gömul — þúsund sinnum yngri en sólin.

„Við leituðum að litlum staðbundnum hreyfingum á gasinu í skífunni í kringum stjörnuna. Þessi nýja aðferð gæti afhjúpað einhverjar yngstu plánetur Vetrarbrautarinar, þökk sé greinigæðum ALMA,“ sagði Richard Teague, stjörnufræðingur við Michigan háskóla og aðalhöfundur annarrar greinarinnar.

Í stað þess að beina sjónum að rykinu í skífunni, sem gert var í eldri mælingum ALMA, rannsökuðu stjörnufræðingarnir kolmónoxíðgas (CO) í skífunni. Kolmónoxíðsameindir gefa frá sér mjög ákveðna geislun með millímetrabylgjulengd sem ALMA getur mælt. Litlar breytingar á bylgjulengd ljóssins af völdum Doppler-hrifa sýnir hvernig gasið er að hreyfast til í skífunni.

Hópur Teagues fann tvær plánetur í um það bil 12 milljarða og 21 milljarða kílómetra fjarlægð frá stjörnunni. Hópur Pintes fann þriðju plánetuna síðan í nálega 39 milljarða kílómetra frá stjörnunni [4].

Teymin tvö beittu sömu tækni í leit að breytingum á gasflæðinu — og mæla mátti með hliðrun bylgjulengdarinnar frá útgeislun kolmónoxíðsins — sem benti til þess að gasið væri að víxlverka við efnismikið fyrirbæri [5].

Tæknin sem Teague beitti sýndi meðalbreytingarnar á gasflæðinu niður í nokkur prósent og leiddi í ljós áhrif nokkurra plánetna á hreyfingu gassins nær stjörnunni. Tæknin sem Pinte beitti og mælir gasflæðið með beinum hætti, hentar betur til að rannsska ytri hluta skífunnar. Hún gerði hópunum kleift að staðsetja betur þriðju plánetuna en meira frávik er í mælingunum eða rétt um 10%.

Í báðum tilviku mældu stjörnufræðingarnir fyrirstöður þar sem gasflæðið passaði ekki við umhverfið í kring — ekki ósvipað því hvernig steinar í á mynda svelgi. Með því að mæla nákvæmlega þessa hreyfingu sáust berlega áhrif plánetna sem eru álíka efnismiklar og Júpíter.

Nýja tæknin gerir stjörnufræðingum kleift að áætla með meiri nákvæmni massa frumplánetna og er ólíklegt að veiti falskar niðurstöður. „Við erum að færa ALMA í eldlínu plánetuleitar,“ sagði Ted Bergin, meðhöfundur annarrar greinarinnar, við Michigan háskóla.

Bæði teymi munu halda áfram að betrumbæta aðferðina og beita henni á aðrar skífur, þar sem vonir standa til að auka skilning á myndun lofthjúpa og hvaða frumefni og sameindir falla til plánetna þegar þær verða til.

Skýringar

[1] Þótt mörg þúsund fjarreikistjörnur hafi fundist undanfarna tvo áratugi er enn erfitt að greina frumplánetur og þar til nú hafa engin ótvíræð merki um þær fundist. Ekki er hægt að nota þá leitartækni sem notuð er í dag til að finna fjarreikistjörnur í fullmynduðum sólkerfum — eins og mælingar á vaggi stjarna eða dofnun ljóss vegna plánetu í þvergöngu — til að finna frumplánetur.

[2] Hreyfing gass í kringum stjörnu þar sem áhrifa plánetna nýtur ekki er mjög einföld og auðvelt að spá fyrir um hana (Keplersnúningur) því þá er nærri ómögulegt að breyta flæðinu bæði samfasa og staðbundið. Aðeins tiltölulega efnismikið fyrirbæri getur orsakað slíkar truflanir.

[3] Myndir ALMA af HD 163296 og öðrum svipuðum kerfum hafa leitt í ljós áhugaverðar geilar í frumsólkerfisskífum. Geilarnar gætu verið merki um frumplánetur sem plægja sig í gegnum gasið og rykið á sporbrautum þeirra og draga það líka til sín. Eldri rannsókn á þessari tilteknu skífu sýnir að geilarnar í rykinu og gasinu skarast sem bendir til þess að tvær plánetur hafi myndast þar.

Mælingarnar voru þó aðeins óbein sönnunargögn og því ekki hægt að nota til að áætla massa plánetnanna.

[4] Þetta samsvarar 80-faldri, 140-faldri og 250-faldri fjarlægðinni milli Jarðar og sólar.

[5] Tæknin svipar til þeirrar aðferðar sem notuð var til að finna Neptúnus á nítjándu öld. Í því tilviki mátti rekja truflanir á ferðalagi Úranusar um sólina til þyngdaráhrifa óþekkts hnattar, sem síðar fannst árið 1846 og reyndist áttunda pláneta sólkerfisins.

Frekari upplýsingar

Skýrt er frá rannsóknunum í tveimur greinum sem birtust í sama heftir Astrophysical Journal. Fyrri greinin nefnist „Kinematic evidence for an embedded protoplanet in a circumstellar disc“, eftir C. Pinte o.fl. en hin „A Kinematic Detection of Two Unseen Jupiter Mass Embedded Protoplanets“, eftir R. Teague o.fl.

Í hópi Pintes eru: C. Pinte (Monash University, Clayton, Victoria, Australia; Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), D. J. Price (Monash University, Clayton, Victoria, Australia), F. Ménard (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), G. Duchêne (University of California, Berkeley California, USA; Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France), 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) and D. Mentiplay (Monash University, Clayton, Victoria, Australia).

Í hópi Teagues eru: 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, Munich, Germany) and Daniel Foreman- Mackey (Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, New York, USA).

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), alþjóðleg stjörnustöð, er samstarfsverkefni ESO, National Science Foundation (NSF) í Bandaríkjunum og National Institutes of Natural Sciences (NINS) í Japan, í samvinnu við Chile. ALMA er fjármögnuð af ESO fyrir hönd aðildarríkja þess, af NSF í samstarfi við National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og NINS í samvinnu við Academia Sinica (AS) í Taívan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd aðildarríkjanna en National Radio Astronomy Observatory (NRAO), sem lýtur stjórn Associated Universities, Inc. (AUI), fyrir hönd Norður Ameríku og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) fyrir hönd austur Asíu. Samþætt stjórnun á smíði, prófun og rekstri ALMA er í umsjá Joint ALMA Observatory (JAO).

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 16 landa: Austurríkis, Belgíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands, auk gestaþjóðarinnar Chile. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er stór þátttakandi í ALMA, stærsta stjarnvísindaverkefni heims. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, er ESO að smíða 39 metra risasjónauka, Extremely Large Telescope eða ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Stjörnufræðivefurinn
Ísland
Farsími: 8961984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

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

Richard Teague
University of Michigan
Ann Arbor, Michigan, USA
Sími: +1 734 764 3440
Tölvupóstur: rteague@umich.edu

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

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1818.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1818is
Nafn:HD 163296
Tegund: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

Myndir

ALMA Discovers Trio of Infant Planets
ALMA Discovers Trio of Infant Planets
texti aðeins á ensku
Planets in the making
Planets in the making
texti aðeins á ensku
The young star HD 163296 in the constellation of Sagittarius
The young star HD 163296 in the constellation of Sagittarius
texti aðeins á ensku
Surroundings of the young star HD 163296
Surroundings of the young star HD 163296
texti aðeins á ensku
ALMA Discovers Trio of Infant Planets
ALMA Discovers Trio of Infant Planets
texti aðeins á ensku

Myndskeið

ESOcast 164 Light: ALMA Discovers Trio of Infant Planets (4K UHD)
ESOcast 164 Light: ALMA Discovers Trio of Infant Planets (4K UHD)
texti aðeins á ensku
Zooming in on the young star HD 163296
Zooming in on the young star HD 163296
texti aðeins á ensku

Sjá einnig