eso2014nb — Pressemelding

Nye observasjoner viser planetdannende skive istykkerrevet av sine tre sentrale stjerner

3. september 2020

Et team av astronomer har identifisert det første direkte beviset på at grupper av stjerner kan rive den planetdannende skiven rundt seg fra hverandre, slik at den blir vridd og med skråstilte ringer. Denne nye forskningen antyder at eksotiske planeter, ikke ulikt Tatooine i Star Wars, kan dannes i skråstilte ringer i avbøyde skiver rundt flerstjernesystemer. Resultatene var mulig takket være observasjoner med European Southern Observatorys Very Large Telescope (VLT) og Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Solsystemet vårt er bemerkelsesverdig flatt, med planetene kretsende rundt sola i omtrent samme plan. Men dette er ikke alltid tilfelle, spesielt for planetdannende skiver rundt flerstjernesystemer, som objektet i denne nye studien: GW Orionis. Dette systemet, som ligger litt over 1300 lysår unna i stjernebildet Orion, består av tre stjerner og en deformert, istykkerrevet skive som omgir dem.

«Våre bilder avslører et ekstremt tilfelle der skiven ikke er flat i det hele tatt, men er vridd og har en forskjøvet ring som har blitt løsrevet fra skiven», sier Stefan Kraus, professor i astrofysikk ved University of Exeter i Storbritannia som ledet forskningen publisert i tidsskriftet Science i dag. Den forskjøvede ringen befinner seg i den indre delen av skiven, nær de tre stjernene.

Den nye forskningen avslører også at den indre ringen inneholder støv tilsvarende 30 jordmasser, noe som kan være nok til å danne planeter. «Alle planeter som dannes i den forskjøvede ringen, vil bevege seg i sterkt skråstilte baner rundt stjernene, og vi spår at mange planeter gående i skråstilte, store baner vil bli oppdaget i fremtidige planetbildekampanjer, for eksempel med ELT», sier teammedlem Alexander Kreplin fra University of Exeter, med henvisning til ESOs Extremely Large Telescope, som er planlagt å stå ferdigstilt senere i tiåret. Ettersom mer enn halvparten av stjernene på himmelen er født med en eller flere ledsagere, gir dette et spennende potensial: det kan være en ukjent populasjon av eksoplaneter som kretser rundt stjernene sine i veldig skråstilte og fjerne baner.

For å nå disse konklusjonene observerte teamet GW Orionis over 11 år. Fra og med 2008 brukte de AMBER-instrumentet, og senere GRAVITY-instrumentene, på ESOs VLT Interferometer i Chile, som kombinerer lyset fra forskjellige VLT-teleskoper, for å studere gravitasjonsdansen til de tre stjernene i systemet og kartlegge banene deres. «Vi fant ut at de tre stjernene ikke har baner i samme plan. Banene deres er forskjøvet med hensyn til hverandre og med hensyn til skiven», sier Alison Young fra University of Exeter og Leicester og et medlem av teamet.

De observerte også systemet med SPHERE-instrumentet på ESOs VLT og med ALMA, der ESO er en partner. Det gjorde dem i stand til å avbilde den indre ringen og bekrefte dens forskyvning. ESOs SPHERE tillot dem også for første gang å se skyggen som denne ringen kaster på resten av skiven. Dette hjalp dem med å finne ut 3D-formen til ringen og skiven.

Det internasjonale teamet, som inkluderer forskere fra Storbritannia, Belgia, Chile, Frankrike og USA, kombinerte deretter sine observasjoner med datasimuleringer for å forstå hva som hadde skjedd med systemet. For første gang klarte de å knytte de observerte forskyvningene til den teoretiske «skiveistykkerrivende effekten», noe som antyder at den motstridende tyngdekraften til stjerner i forskjellige plan kan vri og ødelegge skivene deres.

Simuleringene deres viste at forskyvningen i banene til de tre stjernene kunne føre til at skiven rundt dem ble brutt opp i forskjellige ringer, noe som er nøyaktig hva de ser i observasjonene. Den observerte formen på den indre ringen samsvarer også med forutsigelser fra numeriske simuleringer for hvordan skiven ville bli revet i stykker.

Interessant nok mener et annet team som studerte det samme systemet ved hjelp av ALMA, at det trengs en annen ingrediens for å forstå systemet. «Vi tror at det er behov for tilstedeværelse av en planet mellom disse ringene for å forklare hvorfor skiven ble revet i stykker», sier Jiaqing Bi fra University of Victoria i Canada, som ledet en studie av GW Orionis publisert i The Astrophysical Journal Letters i mai i år. Teamet hans identifiserte tre støvringer i ALMA-observasjonene, hvor den ytterste ringen er den største som noensinne er observert i planetdannende skiver.

Fremtidige observasjoner med ESOs ELT og andre teleskoper kan hjelpe astronomer med å forstå naturen til GW Orionis og avsløre unge planeter som dannes rundt de tre stjernene.

Mer informasjon

Denne studien ble presentert i den vitenskapelige artikkelen «A triple star system with a misaligned and warped circumstellar disk shaped by disk tearing» publisert i tidsskriftet Science (doi: 10.1126/science.aba4633).

Teamet bestod av Stefan Kraus (University of Exeter, School of Physics & Astronomy, Storbritannia [Exeter]) Alexander Kreplin (Exeter), Alison K. Young (Exeter and School of Physics and Astronomy, University of Leicester, Storbritannia), Matthew R. Bate (Exeter), John D. Monnier (University of Michigan, USA [Michigan]), Tim J. Harries (Exeter), Henning Avenhaus (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Tyskland), Jacques Kluska (Exeter and Instituut voor Sterrenkunde, KU Leuven, Belgia [KU Leuven]), Anna S. E. Laws (Exeter), Evan A. Rich (Michigan), Matthew Willson (Exeter and Georgia State University, USA), Alicia N. Aarnio (University of North Carolina Greensboro, USA), Fred C. Adams (Michigan), Sean M. Andrews (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA [CfA]), Narsireddy Anugu (Exeter, Michigan and Steward Observatory, University of Arizona, USA), Jaehan Bae (Michigan and Carnegie Institution for Science, Washington, USA), Theo ten Brummelaar (The CHARA Array of Georgia State University, California, USA), Nuria Calvet (Michigan), Michel Cure (Instituto de Fisica y Astronomia, Universidad de Valparaiso, Chile), Claire L. Davies (Exeter), Jacob Ennis (Michigan), Catherine Espaillat (Michigan and Boston University, USA), Tyler Gardner (Michigan), Lee Hartmann (Michigan), Sasha Hinkley (Exeter), Aaron Labdon (Exeter), Cyprien Lanthermann (KU Leuven), Jean-Baptiste LeBouquin (Michigan and Universite Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Frankrike), Gail H. Schaefer (CHARA), Benjamin R. Setterholm (Michigan), David Wilner (CfA), og Zhaohuan Zhu (University of Nevada, USA).

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, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, 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.

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.

Linker

Kontakter

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

Stefan Kraus
Associate Professor in Astrophysics, University of Exeter
Exeter, UK
Tlf.: +44 1392 724125
E-post: S.Kraus@exeter.ac.uk

Alexander Kreplin
Postdoctoral Research Fellow, University of Exeter
Exeter, UK
Tlf.: +44 1392 725571
E-post: A.Kreplin@exeter.ac.uk

Alison Young
Postdoctoral Research Associate, University of Leicester
Leicester, UK
Tlf.: +44 116 3736281
E-post: alison.young@leicester.ac.uk

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6670
Mob.: +49 151 241 664 00
E-post: pio@eso.org

ESO i sosiale medier

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso2014 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.:eso2014nb
Navn:GW Orionis
Type:Milky Way : Star : Grouping : Triple
Milky Way : Star : Circumstellar Material : Disk : Protoplanetary
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Very Large Telescope, Very Large Telescope Interferometer
Instruments:AMBER, GRAVITY, SPHERE
Science data:2020Sci...369.1233K

Bilder

Den indre ringen til GW Orionis: modell og SPHERE-observasjoner
Den indre ringen til GW Orionis: modell og SPHERE-observasjoner
ALMA- og SPHERE-bilde av GW Orionis (side om side)
ALMA- og SPHERE-bilde av GW Orionis (side om side)
ALMA- og SPHERE-bilde av GW Orionis (lagt oppå hverandre)
ALMA- og SPHERE-bilde av GW Orionis (lagt oppå hverandre)
GW Orionis i stjernebildet Orion
GW Orionis i stjernebildet Orion

Videoer

ESOcast 229 Light: Planetdannende skive istykkerrevet av sine tre sentrale stjerner
ESOcast 229 Light: Planetdannende skive istykkerrevet av sine tre sentrale stjerner
Kunstnerisk animasjon av den skjeve og splittede skiven til GW Orionis
Kunstnerisk animasjon av den skjeve og splittede skiven til GW Orionis
Kunstnerisk animasjon av stjernebevegelsene i GW Orionis
Kunstnerisk animasjon av stjernebevegelsene i GW Orionis
Hvordan GW Orionis fikk sin ring (datasimulering)
Hvordan GW Orionis fikk sin ring (datasimulering)

Se også