eso1818nb — Pressemelding

ALMA oppdager trio av babyplaneter rundt nyfødte stjerne

Har brukt ny teknikk for å finne de yngste planetene i galaksen vår

13. juni 2018

To uavhengige team av astronomer har brukt ALMA til å avdekke overbevisende tegn på at tre unge planeter går i bane rundt den nyfødte stjernen HD 163296. Ved hjelp av en ny teknikk for å finne planeter, har astronomene identifisert tre forstyrrelser i den gassfylte skiven rundt den unge stjernen. Dette er det sterkeste beviset på at nydannede planeter går i bane der. Disse planetene anses som de første planetene som er oppdaget med ALMA.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) har forvandlet vår forståelse av protoplanetariske skiver, som er gass- og støvfylte planetfabrikker som omringer unge stjerner. Ringene og hullene i disse skivene gir spennende bevis for at protoplaneter er til stede [1]. Andre fenomener kan imidlertid også være forklaringen bak disse formasjonene.

Men nå har to team med astronomer hver for seg bekreftet distinkte tegn på at nydannede planeter kretser rundt en nyfødt stjerne. Dette har det gjort ved hjelp av en ny planetjegerteknikk som identifiserer uvanlige mønstre i gasstrømmen i en planetdannende skive rundt en ung stjerne [2].

«Å måle gasstrømmer innenfor en protoplanetarisk skive gir oss mye mer sikkerhet i at planeter er til stede rundt en ung stjerne», sa Christophe Pinte fra Monash University i Australia og Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (Université de Grenoble-Alpes/CNRS) i Frankrike, og hovedforfatter på en av de to vitenskapelige artiklene. «Denne teknikken gir en lovende ny retning for å forstå hvordan planetariske systemer blir dannet.»

For å gjøre sine respektive funn, analyserte hvert team ALMA-observasjoner av HD 163296, en ung stjerne rundt 330 lysår fra Jorden i stjernebildet Skytten [3]. Denne stjernen er omtrent to ganger Solens masse, men bare fire millioner år gammel – en tusendel av Solens alder.

«Vi så på den lokale småskalabevegelsen av gass i stjernens protoplanetariske skive. Denne helt nye tilnærmingen kunne avdekke noen av de yngste planetene i galaksen vår, takket være bildene med høy oppløsning fra ALMA», sa Richard Teague, en astronom ved University of Michigan og hovedforfatter av den andre vitenskapelige artikkelen.

I stedet for å fokusere på støvet inne i skiven, som er blitt tydelig avbildet i tidligere ALMA-observasjoner, så astronomene i stedet på gasspredningen av karbonmonoksid (CO) i skiven. Molekyler av CO gir et meget karakteristisk lys i millimeter-bølgelengder som ALMA kan observere i detalj. Subtile endringer i bølgelengden til dette lyset på grunn av Dopplereffekten avslører gassens bevegelser i skiven.

Teamet ledet av Teague identifiserte to planeter som ligger rundt 12 milliarder og 21 milliarder kilometer fra stjernen. Det andre teamet, ledet av Pinte, identifiserte en planet på rundt 39 milliarder kilometer fra stjernen [4].

De to teamene brukte variasjoner av samme teknikk. De så etter uregelmessigheter i strømmen av gass, som det fremgår av skiftende bølgelengder av CO-utslippet. Dette indikerer at gassen samhandler med et massivt objekt [5].

Teknikken som ble brukt av Teague, som avledet gjennomsnittlige variasjoner i gasstrømmen så små som noen få prosent, avslørte virkningen av flere planeter på gassbevegelsene nærmere stjernen. Teknikken som brukes av Pinte, som mer direkte måler strømmen i gassen, er bedre egnet til å studere den ytre delen av skiven. Det tillot forfatterne å nøyaktig finne den tredje planeten, men er begrenset til avvik større enn 10 % i observasjonene i strømmen.

I begge tilfeller identifiserte forskerne områder hvor strømmen av gass ikke stemte overens med omgivelsene – litt som virvler rundt en stein i en elv. Ved å analysere denne bevegelsen nøye, kunne de tydelig se på innflytelsen av planetariske objekter som er like i masse med Jupiter.

Denne nye teknikken gjør det mulig for astronomer å estimere massen til protoplaneter mer presist og er mindre sannsynlig å produsere falske positiver. «Vi bringer nå ALMA i fremste rekke når det gjelder planetobservasjoner», sa medforfatter Ted Bergin fra University of Michigan.

Begge teamene vil fortsette å raffinere denne metoden og vil bruke den på andre skiver, der de håper å bedre forstå hvordan atmosfærene dannes, og hvilke grunnstoffer og molekyler som leveres til en planet ved fødselen.

Fotnoter

[1] Selv om tusenvis av eksoplaneter er blitt oppdaget de siste to tiårene, er det å oppdage protoplaneter helt på grensen av hva som er mulig vitenskapelig. Det har ikke vært gjort entydige observasjoner før nå. De teknikkene som for tiden brukes til å finne eksoplaneter i fullt dannede planetariske systemer – som for eksempel måling av stjernens vingling eller endringen i stjernelyset på grunn av en forbipasserende planet – kan ikke brukes til å oppdage protoplaneter.

[2] Bevegelsen av gass rundt en stjerne i fravær av planeter har et veldig enkelt, forutsigbart mønster (Keplersk rotasjon) som er nesten umulig å endre både koherent og lokalt. Det betyr at kun nærværet av et relativt stort objekt kan skape slike forstyrrelser.

[3] ALMAs fantastiske bilder av HD 163296 og andre lignende systemer har avslørt spennende mønstre av konsentriske ringer og hull i protoplanetariske skiver. Disse hullene kan være bevis på at protoplaneter pløyer støv og gass bort fra deres baner, og innlemmer noe av det i sine egne atmosfærer. En tidligere studie av denne stjernens skive viser at hullene i støvet og gassen overlapper, noe som tyder på at minst to planeter er blitt dannet der.

Disse innledende observasjonene ga imidlertid bare indikasjoner og kunne ikke brukes til å estimere massene til planetene nøyaktig.

[4] Dette tilsvarer 80, 140 og 260 ganger avstanden fra Jorden til Solen.

[5] Denne teknikken ligner den som førte til oppdagelsen av planeten Neptun. I det tilfellet ble uregelmessigheter i bevegelsen til planeten Uranus sporet til gravitasjonskreftene fra et ukjent objekt, som senere ble observert i 1846 og funnet å være den åttende planet i solsystemet.

Teknikken brukt av Pintes team for å bestemme tilstedeværelsen av en planet, er basert på studien med tittelen «Planet formation signposts: observability of circumplanetary disks via gas kinematics» av Perez et al. som ble publisert i The Astrophysical Journal Letters i 2015.

Mer informasjon

Denne forskningen ble presentert i to vitenskapelige artikler som kommer i samme utgave av Astrophysical Journal Letters. Den første artikkelen heter «Kinematic evidence for an embedded protoplanet in a circumstellar disc» av C. Pinte et al., og det andre er «A Kinematic Detection of Two Unseen Jupiter Mass Embedded Protoplanets» av R. Teague et al.

Teamet til Pinte består av: C. Pinte (Monash University, Clayton, Victoria, Australia; Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Frankrike), D. J. Price (Monash University, Clayton, Victoria, Australia), F. Ménard (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Frankrike), G. Duchêne (University of California, Berkeley California, USA; Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Frankrike), 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).

Teamet til Teague består av: 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, Tyskland) and Daniel Foreman- Mackey (Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, New York, USA).

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.

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, Danmark, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Polen, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike, samt vertsnasjonen Chile og med Australia som en strategisk partner. 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 og det verdensledende Very Large Telescope Interferometer, samt de to kartleggingsteleskopene VISTA som observerer i infrarødt og VLT Survey Telescope som observerer i synlig lys. ESO er også en viktig partner i to fasiliteter ved Chajnantor, APEX og ALMA, som er nåtidens største astronomiprosjekt. På Cerro Armazones, ikke langt fra Paranal, er ESO i ferd med å bygge Extremely Large Telescope (ELT). Med en speildiameter på 39 meter vil dette bli det største «øye» i verden som ser opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Maria Hammerstrøm (oversetter & norsk pressekontakt)
Universitetet i Oslo
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

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

Richard Teague
University of Michigan
Ann Arbor, Michigan, USA
Tlf.: +1 734 764 3440
E-post: rteague@umich.edu

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

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1818 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.:eso1818nb
Navn:HD 163296
Type: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

Bilder

ALMA oppdager trio av babyplaneter
ALMA oppdager trio av babyplaneter
Planetdannelse i aksjon
Planetdannelse i aksjon
Den unge stjernen HD 163296 i stjernebildet Skytten
Den unge stjernen HD 163296 i stjernebildet Skytten
Omgivelsene til den unge stjernen HD 163296
Omgivelsene til den unge stjernen HD 163296
ALMA oppdager trio av babyplaneter
ALMA oppdager trio av babyplaneter

Videoer

ESOcast 164 Light: ALMA oppdager trio av babyplaneter (4K UHD)
ESOcast 164 Light: ALMA oppdager trio av babyplaneter (4K UHD)
Zoom inn på den unge stjernen HD 163296
Zoom inn på den unge stjernen HD 163296

Se også