eso1640nb — Pressemelding

Se solsystemer vokse fram

ESOs SPHERE-instrument avbilder protoplanetariske skiver som formes av nyfødte planeter

9. november 2016

Nye, skarpe observasjoner utført av tre ulike forskergrupper har avdekket iøynefallende strukturer i planetdannende skiver omkring unge stjerner. SPHERE-instrumentet på ESOs Very Large Telescope har nemlig gjort det mulig å observere den komplekse dynamikken i unge solsystemer – til og med i sanntid. Med det kraftige instrumentet kan astronomer undersøke hvordan planeter former skivene de ble dannet fra. Det gir i sin tur mer kunnskap om forholdene der nye kloder fødes.

Tre astronomteam har tatt i bruk eksoplanetjegeren SPHERE, et avansert instrument på Very Large Telescope (VLT) ved ESOs Paranal-observatorium i Chile, for å lære mer om hvordan gryende planetsystemer utvikler seg. De senere år har antall kjente planeter rundt andre stjerner enn Sola eksplodert. Studiet av disse eksoplanetene er nå et av de mest populære og dynamiske forskningsfelter innen astronomien.

I dag vet man at planeter dannes fra enorme skiver av gass og støv som omgir nyfødte stjerner. Disse såkalte protoplanetariske skivene kan ha radier på flere tusen millioner kilometer. Partiklene i skivene kolliderer og kitter seg etter hvert sammen, hvilket omsider resulterer i planetstore legemer. Detaljene i forløpet er imidlertid et mysterium.

SPHERE er et ferskt tilskudd til VLTs arsenal av instrumenter. Det er fullpakket med nyskapende teknologi som gjør det mulig å ta bilder av strukturen til protoplanetariske skiver [1]. Vekselvirkningen mellom slike skiver og gryende planeter gir opphav til en rekke forskjellige formasjoner i skivene – f.eks. enorme ringer, spiralarmer og lange skygger. Man har enda ikke klart å finne en entydig sammenheng mellom disse gåtefulle strukturene og planetene som gir opphav til dem. De er derfor av stor interesse for forskere. Heldigvis har SPHERE helt spesielle egenskaper som lar astronomene avbilde protoplanetariske skiver direkte, slik at formasjonene kan undersøkes nærmere.

RX J1615 er en ung stjerne i stjernebildet Skorpionen. Avstanden fra Jorda er 600 lysår. Rundt stjernen har et team ledet av Jos de Boer ved Leiden-observatoriet i Nederland funnet et innviklet system av konsentriske ringer. Et så intrikat ringsystem i en protoplanetarisk skive har bare blitt avbildet en håndfull ganger tidligere. Enda mer spennende er det at systemet ser ut til å være kun 1,8 millioner år gammelt. Skiven viser tegn på at den formes av planeter som fortsatt er i ferd med å dannes.

Den lave alderen gjør RX J1615 til et svært interessant system. De fleste andre protoplanetariske skiver som hittil er identifisert, er forholdsvis gamle eller kommet betydelig lengre i sin utvikling. Det spesielle funnet til de Boer fikk imidlertid snart selskap av en annen oppdagelse gjort av et forskerteam ledet av Christian Ginski, som også er tilknyttet Leiden-observatoriet. Teamet observerte den unge stjernen HD 97048, som befinner seg om lag 500 lysår unna Jorda, i stjernebildet Kameleonen. Etter grundige analyser kom de fram til at den ferske skiven rundt stjernen også hadde utviklet konsentriske ringer. Det er overraskende at skivene rundt RX J1615 og HD 97048 er så symmetriske. De fleste protoplanetariske skiver oppviser nemlig både asymmetriske spiralarmer, virvler og forskjellige typer tomrom. Per i dag kjenner man til bare noen få systemer som inneholder flere meget symmetriske ringer. Denne eksklusive gruppen har altså nå fått to nye medlemmer.

Et spektakulært eksempel på en asymmetrisk skive, altså den mer vanlige varianten, ble undersøkt av en gruppe astronomer ledet av Tomas Stolker ved Anton Pannekoek-instituttet for astronomi i Nederland. Skiven omkranser stjernen HD 135344B, som ligger ca. 450 lysår unna oss. Selv om stjernen har blitt mye studert tidligere, kunne teamet ved hjelp av SPHERE se stjernens protoplanetariske skive mye tydeligere enn før. Det store tomrommet i midten og de to iøynefallende spiralarmene antas å være skapt av en eller flere massive protoplaneter, som med tiden vil utvikle seg til Jupiter-lignende kjempeplaneter.

I skiven rundt HD 135344B observerte astronomene dessuten fire mørke striper, som trolig er skygger fra materiale som går i bane rundt stjernen. Skiven ble observert med noen måneders mellomrom, og utrolig nok kunne man se at en av disse stripene endret seg på denne korte tiden – et sjeldent tilfelle der man kan observere utviklingen av et fjernt solsystem i sanntid. De flakkende skyggene er tegn på endringer som skjer i den indre delen av skiven, men som ikke kan fotograferes direkte selv med SPHERE. Skyggene gir likevel en unik mulighet til å lære mer om hva som foregår i den innerste regionen av protoplanetariske skiver.

Observasjonene til de tre forskergruppene viser tydelig at de komplekse og dynamiske forhold i skivene rundt unge stjerner kan by på mange overraskelser og nye oppdagelser. Med stadig økende kunnskap om protoplanetariske skiver kommer astronomene stadig nærmere å forstå hvordan planetene påvirker skivene de dannes fra. Og det gir i sin tur en bedre forståelse av hvordan selve planetene blir til – både vår egen jord og kloder rundt fjerne stjerner.

Fotnoter

[1] De første observasjoner med SPHERE ble gjort i juni 2014. For å isolere det svake lyset som kommer fra ulike strukturer i de protoplanetariske skivene anvender instrumentet flere teknikker, deriblant 1) adaptiv optikk for å minske jordatmosfærens slørende effekt, 2) en koronagraf for å blokkere mesteparten av det blendende lyset fra stjernen i midten av skiven, og 3) en kombinasjon av såkalt differensiell avbildning og polarimetri.

Mer informasjon

Studiene er utført av de Boer, Ginski, Stolker og deres respektive kollegaer i SPHERE-konsortiet. De presenteres i tre forskningsartikler i journalen Astronomy and Astrophysics:

  • «Direct detection of scattered light gaps in the transitional disk around HD 97048 with VLT/SPHERE»
  • «Shadows cast on the transition disk of HD 135344B: Multi-wavelength VLT/SPHERE polarimetric differential imaging»
  • «Multiple rings in the transition disk and companion candidates around RX J1615.3-3255: High contrast imaging with VLT/SPHERE»

Forskningen er utført i forbindelse med SPHERE GTO-programmet, som er ledet av Carsten Dominik ved Universitetet i Amsterdam.

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

Tomas Stolker
Anton Pannekoek Institute for Astronomy
Amsterdam, the Netherlands
Tlf.: +3120525 8152
E-post: T.Stolker@uva.nl

Jos de Boer
Leiden University
Leiden, the Netherlands
Tlf.: +31715278139
E-post: deboer@strw.leidenuniv.nl

Christian Ginski
Leiden University
Leiden, the Netherlands
Tlf.: +31715278139
E-post: ginski@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 eso1640 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.:eso1640nb
Navn:HD135344B, HD97048, RX J1615.3-3255
Type:Milky Way : Star : Circumstellar Material : Disk : Protoplanetary
Facility:Very Large Telescope
Science data:2016A&A...595A.114D
2016A&A...595A.113S
2016A&A...595A.112G

Bilder

Protoplanetariske skiver observert med SPHERE
Protoplanetariske skiver observert med SPHERE
Skiven rundt den unge stjernen RX J1615
Skiven rundt den unge stjernen RX J1615
Skiven rundt stjernen HD 97048
Skiven rundt stjernen HD 97048
Skiven rundt stjernen HD 135344B
Skiven rundt stjernen HD 135344B

Se også