eso1549nb — Pressemelding

ALMA avdekker hvor planeter dannes

Nye bevis for unge planeter i materieskiver rundt unge stjerner

16. desember 2015

Ved hjelp av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) har astronomer funnet de tydeligste tegn hittil på at planeter med flere ganger større masse enn Jupiter nylig er dannet i gass- og støvskivene rundt fire unge stjerner. Observasjoner av gassen rundt stjernene gir oss dessuten hint om egenskapene til disse planetene.

Planeter finnes rundt de fleste stjerner, men vi forstår fortsatt ikke fullt ut hvordan – og under hvilke forhold – de vokser fram. Astronomer studerer derfor de roterende skivene av gass og støv som ofte er å finne rundt unge stjerner. Det er nemlig disse som gir opphav til planetene. Fordi skivene er små og langt unna Jorda, tok forskerne i bruk det kraftige ALMA-observatoriet for å finne svar.

Enkelte skiver har en overraskende mangel på støv i sentralområdet nær stjernen. Slike kalles overgangsskiver. To hovedteorier er lagt fram for å forklare de mystiske åpningene. Den ene sier at sterke stjernevinder og intens stråling har blåst vekk eller ødelagt det omkretsende materialet [1]. Den andre foreslår at massive, gryende planeter har sørget for å fjerne materialet langs med banen rundt stjernen [2].

ALMAs enestående følsomhet og bildeskarphet har nå gjort det mulig å kartlegge fordelingen av gass og støv i fire overgangsskiver [3]. Forskerteamet, ledet av Nienke van der Marel fra Leiden-observatoriet i Nederland,  kunne dermed for første gang komme til bunns i hvilke av de to prosessene som er ansvarlige for de snodige tomrommene.

De nye bildene viser at det er betydelige mengder gass i de støvfrie områdene [4]. Men til teamets store overraskelse oppdaget de at også gassen hadde åpninger, som var inntil tre ganger mindre enn de støvfrie regionene. Dette funnet kan forklares bare med scenariet der nydannede massive planeter har rensket vekk gassen på sin vei rundt stjernen, samtidig som støvpartiklene har blitt fanget lenger ut [5].

«Tidligere observasjoner hadde gitt oss hint om at det kunne eksistere gass i området innenfor slike støvfeller,» forklarer Nienke van der Marel. «Ettersom ALMA kan avbilde materialet i hele skiven mye skarpere enn andre observatorier, kunne vi utelukke den alternative muligheten. De store åpningene skyldes etter alt å dømme at planeter, med flere ganger større masse enn Jupiter, graver ut tomrom mens de sveiper gjennom skiven.»

Forbløffende nok ble observasjonene utført med bare en tiendedel av ALMAs nåværende oppløsningsevne. Dataene ble nemlig samlet inn mens halvparten av teleskopnettverkets antenner enda ikke var installert på det høytliggende Chajnantor-platået nord i Chile.

Flere undersøkelser må til for å avgjøre om enda flere overgangsskiver viser tegn på at det er planeter som står bak åpningene i skivene. ALMAs observasjoner har i alle fall gitt astronomene ny og verdifull innsikt i den innviklede planetdannelsesprosessen.

«Alle overgangsskiver som er studert hittil og som oppviser store støvfrie åpninger, har også gassfrie åpninger. Ved hjelp av ALMA kan vi nå finne ut hvor og når kjempeplaneter fødes i disse skivene, og sammenligne resultatene med ulike modeller for planetdannelse,» sier Ewine van Dishoeck (Universitetet i Leiden og Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics) [6]. «Med dagens instrumenter er vi bare så vidt i stand til å påvise planeter direkte. Neste generasjon teleskoper, deriblant European Extremely Large Telescope, vil ta planetjakten til et helt nytt nivå. ALMA viser oss hvor kommende kjempeteleskoper skal lete.»

Fotnoter

[1] Denne prosessen, der støvet og gassen renskes vekk innenfra og ut, kalles fotofordampning.

[2] Planeter som dette er vanskelige å observere direkte (eso1310). Tidligere undersøkelser på millimeterlange bølgelengder (eso1325) har ikke klart å oppnå tydelige bilder av skivenes indre, planetdannende region, og derfor har man ikke kunnet skille mellom de to forklaringsmodellene. Andre studier (f.eks. eso0827) var ikke i stand til å beregne mengden av gass i disse skivene.

[3] De fire skivene er SR 21, HD 135344B (også kjent som SAO 206462), DoAr 44 og Oph IRS 48.

[4] Gassen i overgangsskiver består hovedsakelig av hydrogen. Siden molekylært hydrogen er vanskelig å oppdage med radioobservasjoner, kan man i stedet observere karbonmonoksidmolekyler (CO), som man av erfaring vet fordeler seg på samme måte.

[5] Prosessen der støv blir fanget i såkalte støvfeller, er forklart i en tidligere pressemelding (eso1325).

[6] Andre eksempler på overgangsskiver er HD 142527 (se eso1301 og her) og J1604-2130.

Mer informasjon

Studien presenteres i en kommende forskningsartikkel i journalen Astronomy & Astrophysics: «Resolved gas cavities in transitional disks inferred from CO isotopologs with ALMA» av N. van der Marel et al.

Forskerteamet består av N. van der Marel (Leiden University, Leiden, Nederland; Institute for Astronomy, University of Hawaii, Honolulu, USA), E. F. van Dishoeck (Leiden University, Leiden, Nederland; Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Tyskland), S. Bruderer (Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Tyskland), S. M. Andrews (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Massachusetts, USA), K. M. Pontoppidan (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland, USA), G. J. Herczeg (Peking University, Beijing, Kina), T. van Kempen (Leiden University, Leiden, Nederland) og A. Miotello (Leiden University, Leiden, Nederland).

ESO, European Southern Observatory, er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens desidert mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 16 land: Belgia, Brasil, Danmark, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Polen, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike, samt vertsnasjonen Chile. 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 har ESO oppført Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og to såkalte kartleggingsteleskoper. 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 en viktig partner i ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. På Cerro Armazones, ikke langt fra Paranal, er ESO i ferd med å bygge European Extremely Large Telescope (E-ELT). Med en speildiameter på 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

Nienke van der Marel
Institute for Astronomy, University of Hawaii
Honolulu, USA
E-post: nmarel@ifa.hawaii.edu

Ewine van Dishoeck
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Tlf.: +31 71 527 5814
E-post: ewine@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
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 eso1549 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. Norske kontakter er astronomene Jan-Erik Ovaldsen og Andreas O. Jaunsen. Pressemeldingen er oversatt av JEO.

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1549nb
Science data:2016A&A...585A..58V

Bilder

Kunstnerisk framstilling av en overgangsskive rundt en ung stjerne
Kunstnerisk framstilling av en overgangsskive rundt en ung stjerne
Skjematisk framstilling av en overgangsskive rundt en ung stjerne
Skjematisk framstilling av en overgangsskive rundt en ung stjerne
Overgangsskiven HD 135344B avbildet med ALMA
Overgangsskiven HD 135344B avbildet med ALMA
Overgangsskiven DoAr 44 avbildet med ALMA
Overgangsskiven DoAr 44 avbildet med ALMA

Videoer

Kunstnerisk framstilling av en overgangsskive rundt en ung stjerne
Kunstnerisk framstilling av en overgangsskive rundt en ung stjerne
Kunstnerisk framstilling av en overgangsskive rundt en ung stjerne
Kunstnerisk framstilling av en overgangsskive rundt en ung stjerne

Se også