Kids

eso1435no — Pressemelding

VLTI studerer eksozodiakallys

Ny utfordring når jordtvillinger skal avbildes direkte

3. november 2014

Ved å utnytte Very Large Telescope Interferometers fulle potensial har et internasjonalt astronomteam oppdaget såkalt eksozodiakallys nær den beboelige sonen rundt ni nære stjerner. Eksozodiakallys er stjernelys reflektert fra støv dannet ved asteroidekollisjoner og fordamping av kometer. Tilstedeværelsen av store menger støv i de indre regionene rundt enkelte stjerner kan komplisere direkte avbildning av jordlignende planeter i framtiden.

Astronomteamet observerte 92 nærliggende stjerner med det formål å undersøke eksozodiakallys fra varmt støv nær den beboelige sonen, altså området rundt en stjerne hvor temperaturen tillater flytende vann og muligens liv å eksistere på en planet. Studien ble utført i nær-infrarødt lys med Very Large Telescope Interferometer (VLTI) [1] og sammenlignet med tidligere observasjoner [2]. Kraftig eksozodiakallys, som skyldes varmestråling fra varmt eksozodiakalstøv og/eller stjernelys som reflekteres fra disse støvkornene, ble funnet rundt ni av de 92 stjernene.

Under en klar, mørk himmel her på Jorda framstår zodiakallyset som et svakt, diffust, hvitt skinn etter mørkets frambrudd eller før daggry. Fenomenet skyldes at sollys reflekteres fra ørsmå partikler konsentrert mot ekliptikkens plan, og framstår som en lyskjegle som strekker seg opp på himmelen fra det stedet i horisonten hvor Sola har gått ned, alternativt vil stå opp. Dette reflekterte lyset kan observeres fra hvor som helst i solsystemet vårt.

Lyset som ble observert i denne nye studien, er en ekstrem versjon av samme fenomen. Astronomer har tidligere registrert slikt eksozodiakallys – altså zodiakallys rundt andre stjerner – men dette er den første store og systematiske studie av fenomenet rundt nære stjerner.

I motsetning til tidligere undersøkelser observerte teamet ikke det støvet som senere vil inngå i framtidige planeter, men derimot støv dannet i kollisjoner mellom små kloder på bare noen få kilometers størrelse – objekter man kaller planetesimaler og som ligner på asteroidene og kometene i vårt eget solsystem. Denne type støv er også opphavet til zodiakallyset i vårt eget nabolag.

"Dersom vi ønsker å lære mer om framveksten av jordlignende planeter nær den beboelige sonen, er vi nødt til også å observere zodiakalstøvet i denne regionen rundt andre stjerner," sier hovedforfatteren av forskningsartikkelen, Steve Ertel ved ESO og Universitetet i Grenoble i Frankrike. "Å finne og karakterisere denne type støv omkring andre stjerner er en måte å undersøke planetsystemers oppbygning og utvikling."

Å skulle registrere lyssvakt støv nær en blendende stjerne krever høy oppløsning og høy kontrast. Infrarød interferometri, der man kombinerer lys samlet inn på eksakt samme tidspunkt med flere teleskoper, er i dag den eneste teknikken som gjør det mulig å oppdage og studere dette fenomenet.

Ved å presse VLTI til det ytterste når det gjelder både nøyaktighet og effektivitet, klarte forskerteamet å oppnå ti ganger bedre observasjoner sammenlignet med andre instrumenter som nå er i drift rundt om i verden.

Stjernelyset ble fanget inn av VLTs 1,8 meter store hjelpeteleskoper og ledet videre til interferometeret VLTI. I de tilfellene hvor eksozodiakallyset var kraftig, var astronomene i stand til å oppløse støvskiven og skille dens svake glød fra det blendende lyset fra stjernen i midten [3].

Ved å analysere egenskapene til stjernene som var omgitt av en skive av eksozodiakalstøv, kom teamet fram til at mesteparten av støvet var å finne rundt gamle stjerner. Dette resultatet er meget overraskende og stiller spørsmål ved deler av vår forståelse av planetsystemer. Enhver kjent form for støvproduksjon grunnet kollisjoner mellom planetesimaler burde avta med tiden siden antall planetesimaler reduseres etter hvert som de ødelegges. At det er mest støv omkring gamle stjerner, passer ikke med teorien.

Blant de 92 observerte objektene fantes 14 stjerner med en eller flere eksoplaneter i bane rundt seg. Alle disse planetene ligger i samme område rundt moderstjernen som støvet (i de tilfellene der eksozodiakallys ble registrert). Eksozodiakallys i systemer med planeter kan dermed skape problemer for videre undersøkelser av eksoplaneter.

Strålingen fra eksozodiakalstøv, selv i små mengder, gjør det betydelig vanskeligere å oppdage jordlignende planeter ved direkte avbildning. Eksozodiakallyset man nå har observert, er omtrent tusen ganger sterkere enn zodiakallyset i vårt eget solsystem. Andelen stjerner med eksozodiakallys på nivå med det vi finner rundt Sola, er derfor trolig mye høyere enn de tallene denne nye studien har kommet fram til. VLTI-observasjonene er bare første steg på veien mot mer detaljerte studier av eksozodiakallys. 

"Det faktum at vi fant såpass mange tilfeller av kraftig eksozodiakallys tyder på at det eksisterer et stort antall systemer med mindre lyssterkt støv, som ville vært usynlig i vår kartlegging, selv om det lyste sterkere enn zodiakallyset rundt Sola," forklarer medforfatter Olivier Absil fra Univesitetet i Liége. "Tilstedeværelsen av støv rundt stjerner kan derfor utgjøre en stor utfordring for framtidige observasjoner, som søker å direkte avbilde jordlignende planeter."

Fotnoter

[1] Teamet anvendte gjesteinstrumentet PIONER på VLTI, som er i stand til interferometrisk å koble sammen alle fire hjelpeteleskopene eller alle fire hovedteleskopene til VLT ved Paranal-observatoriet. Dette gav ekstremt høyoppløste data av stjernene og støvet, i tillegg til at observasjonene kunne utføres på en meget effektiv måte.

[2] De tidligere observasjonene ble utført med CHARA-nettverket – et optisk interferometer drevet av Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA) ved Georgia State University.

[3] Observasjonene ledet dessuten til oppdagelsen av nye og uventede stjernekompanjonger som kretser rundt noen av de mest massive stjernene i studien. "Disse nye ledsagerne forteller oss at vi bør revidere vår nåværende forståelse av hvor vanlig det er for denne stjernetypen å være del av dobbeltstjernesystemer," sier Lindsay Marion, som er hovedforfatter på en forskningsartikkel som utnytter de samme observasjonene, men til et annet formål.

Mer informasjon

Denne studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen Astronomy & Astrophysics: "A near-infrared interferometric survey of debris-disc stars. IV. An unbiased sample of 92 southern stars observed in H-band with VLTI/PIONIER" av S. Ertel et al. I samme utgave av journalen finnes også artikkelen "Searching for faint companions with VLTI/PIONIER. II. 92 main sequence stars from the Exozodi survey" av L. Marion et al., som omhandler stjernekompanjonger oppdaget ved hjelp av samme datamateriale.

Forskerteamet består av S. Ertel (Université Grenoble Alpes, Frankrike; ESO, Chile), O. Absil (University of Liège, Belgia), D. Defrère (University of Arizona, USA), J.-B. Le Bouquin (Université Grenoble Alpes), J.-C. Augereau (Université Grenoble Alpes), L. Marion (University of Liège), N. Blind (Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Tyskland), A. Bonsor (University of Bristol, Storbritannia), G. Bryden (California Institute of Technology, Pasadena, USA), J. Lebreton (California Institute of Technology) og J. Milli (Université Grenoble Alpes).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens desidert mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 15 land: Belgia, Brasil, Danmark, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal driver ESO Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og to såkalte kartleggingsteleskop. VISTA observerer i infrarødt og er verdens største kartleggingsteleskop, mens VLT Survey Telescope er det største teleskopet som er designet utelukkende for himmelkartlegginger i synlig lys. ESO er den europeiske partner i et revolusjonerende teleskop kalt ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. ESO planlegger for tiden et ekstremt stort optisk/nær-infrarødt teleskop som har fått betegnelsen E-ELT: European Extremely Large Telescope. Med en speildiameter på rundt 39 meter vil dette bli det største "øye" i verden som skuler opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Jan-Erik Ovaldsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Andreas O. Jaunsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Steve Ertel
European Southern Observatory
Santiago, Chile
E-post: sertel@eso.org

Lindsay Marion
University of Liège
Liège, Belgium
Tlf.: +32 4 366 97 58
Mob.: +32 472 347 742
E-post: lindsay.marion@ulg.ac.be

Jean-Charles Augereau
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG)
Grenoble, France
Tlf.: +33 (0)4 76 51 47 86
E-post: Jean-Charles.Augereau@obs.ujf-grenoble.fr

Richard Hook
ESO education and Public Outreach Department
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6655
Mob.: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1435 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1435no
Navn:Zodiacal light
Type:Milky Way : Star : Circumstellar Material : Planetary System
Facility:Very Large Telescope,Very Large Telescope Interferometer
Science data:2014A&A...570A.128E

Bilder

Kunstnerisk framstilling av sterkt eksozodiakallys
Kunstnerisk framstilling av sterkt eksozodiakallys
Zodiakallys over La Silla
Zodiakallys over La Silla
Zodiakallys observert fra Paranal
Zodiakallys observert fra Paranal

Videoer

Kunstnerisk framstilling av sterkt eksozodiakallys
Kunstnerisk framstilling av sterkt eksozodiakallys

Se også