eso1604nb — Pressemelding

En dypfrossen flygende tallerken

ALMA finner uventede kalde støvkorn i planetdannende skive

3. februar 2016

Astronomer har ved hjelp av teleskopene ALMA og IRAM gjort de første direkte målinger av temperaturen til de store støvkornene i de ytre delene av en planetdannende skive rundt en ung stjerne. Skiven har fått kallenavnet Den flygende tallerken, og de nye observasjonene viser at støvpartiklene der er mye kaldere enn forventet, nærmere bestemt −266 grader Celsius. Dette overraskende resultatet kan tyde på at modellene for disse skivene må revideres.

Et internasjonalt forskerteam, ledet av Stephane Guilloteau ved Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux i Frankrike, har klart å ta temperaturen på de store støvkornene omkring den unge stjernen 2MASS J16281370-2431391 i det velkjente og spektakulære stjernedannelsesområdet Rho Ophiuchi. Rho Ophiuchi-komplekset ligger om lag 400 lysår fra Jorda.

Stjernen omgis av en skive av gass og støv – en såkalt protoplanetarisk skive, som representerer et av de første stadier i dannelsen av et planetsystem. Akkurat denne skiven sees nesten rett fra kanten, og utseendet på bilder tatt i synlig lys har gitt den kallenavnet Den flygende tallerken (Flying Saucer på engelsk).

Astronomene tok i bruk ALMA for å observere strålingen sendt ut av karbonmonoksidmolekyler i skiven rundt 2MASS J16281370-2431391. De meget skarpe bildene fikk dem imidlertid til å stusse, for enkelte ganger så de et negativt signal! Vanligvis er negative signaler en fysisk umulighet. I dette tilfellet fantes det dog en forklaring, som ledet til en overraskende konklusjon.

Stephane Guilloteau, som også er hovedforfatter av forskningsartikkelen, forklarer: «Skiven ligger ikke foran en svart og tom himmel. I stedet ser vi den i silhuett mot lyset fra Rho Ophiuchi-tåken. Denne diffuse bakgrunnsgløden er for utstrakt til at ALMA klarer å registrere den. Men skiven foran absorberer den, noe som resulterer i et negativt signal. Det betyr rett og slett at visse deler av skiven er kaldere enn bakgrunnen. Jorda ligger bokstavelig talt i skyggen til Den flygende tallerken!»

Teamet kombinerte ALMA-målingene av skiven med observasjoner av bakgrunnsgløden utført med det 30 meter store IRAM-teleskopet i Spania [1]. Ut fra dataene beregnet de at støvkornene i skiven holdt en temperatur på kun −266 grader Celsius (tilsvarende 7 Kelvin, altså 7 grader over det absolutte nullpunkt) i en avstand av ca. 15 milliarder kilometer fra stjernen [2]. Dette er første gang noen har klart å ta en direkte temperaturmåling på store støvkorn (dvs. i størrelser på rundt en millimeter) i slike objekter.

Den målte temperaturen er betydelig lavere enn de −258 til −253 gradene (tilsvarende 15 til 20 Kelvin) som de fleste av dagens gjeldende teoretiske modeller forutsier. For at støvpartiklene skal kunne kjøles helt ned til −266 grader, må de tydeligvis ha andre egenskaper enn det forskere har antatt fram til nå.

«For å se hvilke følger denne oppdagelsen vil få for vår forståelse av protoplanetariske skiver, må vi først finne ut hvilke plausible egenskaper ved støvet som kan gi opphav til en så lav temperatur. Vi har noen ideer – for eksempel kan man se for seg at temperaturen varierer med størrelsen på partiklene, slik at større støvkorn er kaldere enn små. Men det er for tidlig å si noe sikkert,» tilføyer medforfatter Emmanuel di Folco (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux).

Hvis disse lave støvtemperaturene viser seg å være vanlige i protoplanetariske skiver, kan det endre vår oppfatning av hvordan de dannes og utvikler seg. For eksempel, hvis støvets egenskaper endrer seg, vil det påvirke hva som skjer når disse partiklene kolliderer i skiven, og følgelig deres rolle i prosessen med å skape frøene for framtidige planeter. På nåværende tidspunkt er det ikke mulig å si hvorvidt den påkrevde endringen i støvets egenskaper vil ha avgjørende betydning for planetdannelsen.

Lave støvtemperaturer kan ha betydelige konsekvenser også for de mindre støvskivene som astronomene vet eksisterer rundt visse stjerner. Hvis disse skivene består hovedsakelig av større, men kaldere støvkorn enn tidligere antatt, vil det innebære at de kompakte skivene kan bli vilkårlig massive. I så fall burde kjempeplaneter kunne dannes i forholdsvis liten avstand fra moderstjernen.

Flere observasjoner må til for å komme nærmere en løsning. Enn så lenge virker det som det uvanlig kalde støvet som ALMA har oppdaget, kan ha viktige følger for forståelsen av planetdannende skiver rundt fjerne stjerner.

Fotnoter

[1] IRAM-observasjonene var nødvendige ettersom ALMAs detektorer ikke er følsomme overfor strålingen fra gasståken i bakgrunnen.

[2] Dette tilsvarer hundre ganger avstanden mellom Sola og Jorda. I vårt solsystem huser denne regionen i dag Kuiperbeltet.

Mer informasjon

Studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen Astronomy & Astrophysics Letters: «The shadow of the Flying Saucer: A very low temperature for large dust grains» av S. Guilloteau et al.

Forskerteamet består av S. Guilloteau (University of Bordeaux/CNRS, Floirac, Frankrike), V. Piétu (IRAM, Saint Martin d’Hères, Frankrike), E. Chapillon (University of Bordeaux/CNRS; IRAM), E. Di Folco (University of Bordeaux/CNRS), A. Dutrey (University of Bordeaux/CNRS), T. Henning (Max Planck Institute für Astronomie, Heidelberg, Tyskland [MPIA]), D. Semenov (MPIA), T. Birnstiel (MPIA) og N. Grosso (Observatoire Astronomique de Strasbourg, Strasbourg, Frankrike).

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) er et internasjonalt samarbeid mellom ESO, det amerikanske National Science Foundation (NSF), National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan samt vertsnasjonen Chile. ALMA finansieres av ESO på vegne av organisasjonens medlemsland, av NSF i samarbeid med National Research Council (NRC) i Canada og National Science Council (NSC) i Taiwan, og av NINS i samarbeid med Academia Sinica (AS) i Taiwan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Byggingen og driften av ALMA ledes av ESO på vegne av organisasjonens medlemsland, av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), som styres av Associated Universities Inc. (AUI), på vegne av Nord-Amerika, og av National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) på vegne av Øst-Asia. Joint ALMA Observatory (JAO) står for den overordnede ledelse og administrasjon av byggefasen, oppstart og drift av ALMA.

Institut de Radio Astronomie Millimétrique (IRAM) finansieres av INSU/CNRS (Frankrike), MPG (Tyskland) og IGN (Spain).

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

Stephane Guilloteau
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux
Floirac, France
E-post: stephane.guilloteau@u-bordeaux.fr

Emmanuel di Folco
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux
Floirac, France
E-post: emmanuel.di-folco@u-bordeaux.fr

Vincent Pietu
IRAM
Grenoble, France
E-post: pietu@iram.fr

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 eso1604 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.:eso1604nb
Navn:2MASS J16281370-2431391
Type:Milky Way : Star : Circumstellar Material : Disk : Protoplanetary
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2016A&A...586L...1G

Bilder

Den flygende tallerken – en protoplanetarisk skive rundt stjernen 2MASS J16281370-2431391
Den flygende tallerken – en protoplanetarisk skive rundt stjernen 2MASS J16281370-2431391
Den flygende tallerken – en protoplanetarisk skive rundt stjernen 2MASS J16281370-2431391
Den flygende tallerken – en protoplanetarisk skive rundt stjernen 2MASS J16281370-2431391
Stjernedannelsesområdet Rho Ophiuchi i stjernebildet Slangebæreren
Stjernedannelsesområdet Rho Ophiuchi i stjernebildet Slangebæreren
Utsnitt av stjernedannelsesområdet Rho Ophiuchi i stjernebildet Slangebæreren
Utsnitt av stjernedannelsesområdet Rho Ophiuchi i stjernebildet Slangebæreren

Videoer

Zoom inn på den protoplanetariske skiven kalt Den flygende tallerken
Zoom inn på den protoplanetariske skiven kalt Den flygende tallerken

Se også