eso1626nb — Pressemelding

Utbrudd på ung stjerne gjør snøgrense observerbar

13. juli 2016

For første gang har astronomer klart å ta bilde av snøgrensen for vann i en protoplanetarisk skive. Grensen markerer radien der temperaturen i skiven rundt en fersk stjerne er lav nok til at snø kan dannes. En dramatisk økning i lysstyrken til den unge stjernen V883 Orionis varmet opp den indre delen av skiven slik at snøgrensen for vann ble skjøvet lenger ut enn det som er vanlig for en protostjerne, noe som igjen gjorde det mulig å observere snøgrensen. Observasjonene ble gjort med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), og resultatene publiseres i tidsskriftet Nature 14. juli 2016.

Unge stjerner omgis ofte av roterende skiver av gass og støv. De kalles protoplanetariske skiver, og det er her planetene vokser fram. Varmen fra en typisk ung sollignende stjerne gjør at vannet i slike skiver eksisterer i gassform ut til en avstand av ca. 3 astronomiske enheter (AE) [1] fra stjernen, altså inntil tre ganger gjennomsnittsavstanden mellom Sola og Jorda, tilsvarende om lag 450 millioner kilometer [2]. Lenger ut går vannmolekylene direkte over fra gass til is på grunn av det ekstremt lave trykket, og denne isen legger seg utenpå støvkornene og andre partikler i skiven. Vannets snøgrense er altså den regionen i den protoplanetariske skiven hvor vann går gassform til fast form [3].

Stjernen V883 Orionis er spesiell. En voldsom økning i dens lysstyrke har flyttet snøgrensen ut til en avstand av rundt 40 AE (tilsvarende ca. 6 milliarder kilometer eller radien til den fjerne dvergplaneten Pluto i vårt eget solsystem). Dette faktum, i kombinasjon med at ALMA-antennene var plassert i sin mest omfangsrike konfigurasjon [4], gjorde at forskerteamet ledet av Lucas Cieza (Millennium ALMA Disk Nucleus og Universidad Diego Portales, Santiago, Chile) kunne ta bilder der man for første gang faktisk kan se vannets snøgrense i en protoplanetarisk skive.

Lysstyrkeøkningen som V883 Orionis gjennomgikk, skyldes at store mengder materiale fra den omliggende skiven falt ned på stjerneoverflaten. V883 Orionis er bare 30 prosent mer massiv enn Sola, men takket være utbruddet lyser den utrolige 400 ganger kraftigere. Den er også mye varmere enn vår moderstjerne [5].

Lucas Cieza, hovedforfatteren av forskningsartikkelen, forklarer: «ALMA-dataene overrasket oss. Observasjonene våre var utformet for å lete etter tegn på fragmentering i skiven, noe som senere kunne lede til dannelsen av planeter. Men vi så ingenting av dette. I stedet fant vi noe som ligner en ring med radius på 40 AE fra stjernen. Med ALMA kan man regne med svært interessante resultater selv om de ikke er av den typen man opprinnelig var på jakt etter.»

Det kan kanskje høres merkelig ut, men snø er helt avgjørende for at planeter skal kunne vokse fram. Vannis regulerer nemlig hvor effektivt støvkorn kitter seg sammen, hvilket er første steg i planetdannelsesprosessen. Innenfor snøgrensen, der vann opptrer i gasstilstand, antar man at det dannes mindre steinplaneter som vår egen. Utenfor snøgrensen gjør tilstedeværelsen av vannis at det raskt dannes større kosmiske snøballer, som omsider ender opp som massive gassplaneter à la Jupiter.

Oppdagelsen av at stjerneutbrudd kan skyve snøgrensen for vann rundt 10 ganger lenger ut enn den vanligvis ville vært, er svært viktig for å kunne lage gode teorier for hvordan planeter blir til. Utbrudd av denne typen antas å representere en fase i framveksten av de fleste planetsystemer. I så fall kan ALMAs oppdagelse hjelpe forskere å få en bedre forståelse av hvordan planeter dannes og utvikler seg i universet.

Fotnoter

[1] 1 AE (astronomisk enhet), gjennomsnittsavstanden mellom Sola og Jorda, brukes som måleenhet for avstander i solsystemet vårt så vel som i planetsystemer rundt andre stjerner.

[2] Snøgrensen (også kalt snølinjen eller frostlinjen) for vann lå mellom banene til Mars og Jupiter da vårt solsystem ble skapt for ca. 4,5 milliarder år siden. Steinplanetene Merkur, Venus, Jorda og Mars ble dannet innenfor denne grensen, mens gasskjempene Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun vokste fram utenfor.

[3] Snøgrensene for andre molekyler, eksempelvis karbonmonoksid og metan, er tidligere observert med ALMA i avstander på mer enn 30 AE fra protostjernen i andre protoplanetariske skiver. Vann fryser til is ved forholdsvis høye temperaturer, noe som betyr at snøgrensen for vann vanligvis ligger så nær stjernen at den er umulig å observere direkte.

[4] Jo større diameter på teleskopet, desto bedre blir oppløsningen, altså evnen til å se detaljer og skille to tette objekter fra hverandre. Når ALMAs mange antenner plasseres langt fra hverandre, vil oppløsningen på bildene øke betraktelig. I den avstanden V883 Orionis ligger, er ALMAs oppløsning ca. 12 AE. Det er tilstrekkelig til å kunne oppløse snøgrensen, som ligger helt ute ved 40 AE grunnet utbruddene på stjernen. (I et system med en vanlig ung stjerne ville imidlertid snøgrensen lagt for tett på stjernen til at den kunne observeres direkte.)

[5] Stjerner som V883 Orionis klassifiseres som FU Orionis-stjerner, oppkalt etter den første stjernen som ble observert med denne oppførselen. Utbruddene kan vare i flere hundre år.

Mer informasjon

Studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen Nature 14. juli 2016: «Imaging the water snow-line during a protostellar outburst» av L. Cieza et al.

Forskerteamet består av Lucas A. Cieza (Millennium ALMA Disk Nucleus; Universidad Diego Portales, Santiago, Chile), Simon Casassus (Universidad de Chile, Santiago, Chile), John Tobin (Leiden Observatory, Leiden University, Nederland), Steven Bos (Leiden Observatory, Leiden University, Nederland), Jonathan P. Williams (University of Hawaii at Manoa, Honolulu, Hawaii, USA), Sebastian Perez (Universidad de Chile, Santiago, Chile), Zhaohuan Zhu (Princeton University, Princeton, New Jersey, USA), Claudio Cáceres (Universidad Valparaiso, Valparaiso, Chile), Hector Canovas (Universidad Valparaiso, Valparaiso, Chile), Michael M. Dunham (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), Antonio Hales (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile), Jose L. Prieto (Universidad Diego Portales, Santiago, Chile), David A. Principe (Universidad Diego Portales, Santiago, Chile), Matthias R. Schreiber (Universidad Valparaiso, Valparaiso, Chile), Dary Ruiz-Rodriguez (Australian National University, Mount Stromlo Observatory, Canberra, Australia) og Alice Zurlo (Universidad Diego Portales & Universidad de Chile, Santiago, Chile).

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 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

Lucas Cieza
Universidad Diego Portales
Santiago, Chile
Tlf.: +56 22 676 8154
Mob.: +56 95 000 6541
E-post: lucas.cieza@mail.udp.cl

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 eso1626 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.:eso1626nb
Navn:V883 Orionis
Type:Milky Way : Star : Circumstellar Material : Disk : Protoplanetary
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2016Natur.535..258C

Bilder

Kunstnerisk framstilling av vannets snøgrense rundt den unge stjernen V883 Orionis
Kunstnerisk framstilling av vannets snøgrense rundt den unge stjernen V883 Orionis
ALMA-bilde av den protoplanetariske skiven rundt V883 Orionis
ALMA-bilde av den protoplanetariske skiven rundt V883 Orionis
Stjernen V883 Orionis i stjernebildet Orion
Stjernen V883 Orionis i stjernebildet Orion
Varierende snøgrense i V883 Orionis-systemet
Varierende snøgrense i V883 Orionis-systemet
ALMA-bilde av den protoplanetariske skiven rundt V883 Orionis (m/tekst)
ALMA-bilde av den protoplanetariske skiven rundt V883 Orionis (m/tekst)

Videoer

ALMA-bilde av den protoplanetariske skiven rundt V883 Orionis
ALMA-bilde av den protoplanetariske skiven rundt V883 Orionis
Zoom inn på den protoplanetariske skiven rundt V883 Orionis
Zoom inn på den protoplanetariske skiven rundt V883 Orionis
Den protoplanetariske skiven rundt V883 Orionis (illustrasjon)
Den protoplanetariske skiven rundt V883 Orionis (illustrasjon)
New observations with ALMA reveal water snow line around young star
New observations with ALMA reveal water snow line around young star
kun på engelsk

Se også