Pressemeddelelse

Selv brune dværge kan få stenplaneter

ALMA måler størrelsen af kosmiske støvkorn omkring mislykket stjerne

30. november 2012

Ved at anvende Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) har astronomer for første gang fundet ud af, at de ydre dele af en støvskive omkring en brun dværg indeholder millimeter-store støvkorn, der er kendt fra mere tætpakkede skiver omkring nyfødte stjerner. Det overraskende fund udfordrer teorier for, hvordan stenplaneter på Jordens størrelse bliver dannet og peger på, at stenplaneter kan være endnu mere almindelige i Universet end hidtil antaget.

Stenplaneter menes at blive dannet ved tilfældige sammenstød og sammenklumpning af indledningsvis mikroskopiske partikler i skiven af materiale omkring en stjerne. Disse bittesmå korn, kendt som kosmisk støv, minder meget om fin sod eller fint sand. Men i yderområderne omkring en brun dværg – et stjernelignende objekt, der er for let til at lyse klart som en stjerne – har astronomerne ment, at kornene ikke kunne vokse, fordi skiverne er for tyndt pakkede og partiklerne her bevæger sig for hurtigt til at hænge sammen efter et sammenstød. Desuden siger fremherskende teorier, at ethvert korn, der formår at blive dannet, hurtigt skulle bevæge sig ind mod den centrale brune dværg og derved forsvinde fra de ydre dele af skiven, hvor de kan registreres.

 ”Vi blev fuldstændig overraskede over at finde korn med millimeter-størrelse i denne tynde lille skive,” siger Luca Ricci fra California Institute of Technology, USA, der har stået i spidsen for et hold af astronomer fra USA, Europa og Chile. ”Faste korn af den størrelse burde ikke kunne dannes i de kolde ydre områder af en skive omkring en brun dværg, men det ser ud til at de gør. Vi ved ikke med sikkerhed om en hel stenplanet kunne udvikle sig her, eller allerede har udviklet sig, men vi ser de første trin, så vi bliver nødt til at ændre vores antagelser om de betingelser, der er nødvendige for at faste stoffer kan opbygges,” siger han.

ALMAs evne til at se flere detaljer sammenlignet med tidligere teleskoper har også gjort det muligt for holdet at se kulilte-gas omkring den brune dværg. Det er første gang kold molekylær gas er blevet set i en sådan skive. Denne opdagelse og afsløringen af kornene med millimeter-størrelse peger på, at skiven minder meget mere om skiver omkring unge stjerner end hidtil antaget.

Ricci og hans kolleger har gjort deres opdagelse med det delvist færdiggjorte ALMA-teleskop i den højtliggende ørken i Chile. ALMA er en voksende samling af meget præcise parabolformede antenner, der arbejder sammen som et stort teleskop til at observere universet med banebrydende detaljerigdom og følsomhed. ALMA ser Universet i lys med millimeter-bølgelængde, der er usynligt for det menneskelige øje. Opbygningen af ALMA for ventes at være afsluttet i 2013, men astronomerne begyndte at observere med delvist færdigt system af ALMA-antenner i 2011.

Astronomerne rettede ALMA mod den unge brune dværg ISO-Oph 102, der også er kendt som Rho-Oph 102, i det stjernedannende område Rho Ophiuchi i stjernebilledet Ophiuchus (Slangebæreren). Med en masse på 60 gange Jupiters, men kun 0,06 gange Solens masse er den brune dværg for let til at starte de kernereaktioner, der får en normal stjerne til at skinne. Den udsender dog varme frigjort af dens langsomme sammentrækning pga. tyngdekraften og lyser med en rødlig farve, men dog meget svagere end en stjerne.

AMLA samlede lys med en bølgelænge på omkring en millimeter udsendt af materiale i skiven opvarmet af den brune dværg. Kornene i skiven udsender ikke meget stråling ved bølgelængder, der er længere end deres egen størrelse, så et karakteristisk fald i lysstyrke kan ses ved længere bølgelængder. ALMA er et ideelt instrument til at måle dette lysstyrke-fald og derfor til at måle kornenes størrelse. Astronomerne sammenlignede skivens lysstyrke ved bølgelængder på 0,89 mm og 3,2 mm. Faldet i lysstyrke fra 0,89 mm til 3,2 mm var ikke så skarpt som forventet hvilket viser, at i hvert fald nogle af kornene har en størrelse på en millimeter eller mere.

”ALMA er et stærkt nyt værktøj til at løse mysterier om, hvordan planetsystemer dannes,” kommenterer Leonardo Testi fra ESO, medlem af forskerholdet. ”At forsøge det samme med tidligere generationer af teleskoper ville have krævet næsten en måneds observation – i praksis umuligt. Men med kun en fjerdedel af ALMAs endelige antal antenner var vi i stand til at gøre det på mindre end en time!” siger han.

I den nære fremtid vil det færdigbyggede ALMA-teleskop være kraftigt nok til at lave detaljerede billeder af skiverne omkring Rho-Oph 102 og andre objekter. Ricci forklarer: ”Vi vil snart være i stand til ikke bare at registrere tilstedeværelsen af små partikler i skiver, men at kortlægge hvordan de er spredt rundt i skiven og hvordan de vekselvirker med den gas, vi også har registreret i skiven. Det vil hjælpe os med bedre at forstå, hvordan planeter er blevet til.”

Mere information

Denne forskning er præsenteret i en artikel i Astrophysical Journal Letters.

Ricci og Testi arbejdede sammen med Antonella Natta fra INAF-Osservatorio Astrofisico de Arcetri, Aleks Scholz fra Dublin Institute for Advanced Studies og Itziar de Gregorio-Monsalvo fra Joint ALMA Observatory.

ALMA, en international astronomifacilitet, er et partnerskab mellem Europa, Nordamerika og Østasien i samarbejde med Chile. Konstruktionen og driften af ALMA ledes i Europa af ESO, i Nordamerika af National Radio Astronomy Observatory (NRAO) og i Østasien af National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) står for den samlede ledelse og overordnede styring af konstruktionen, ibrugtagningen og driften af ALMA.

I år 2012 er der 50-års jubilæum for grundlæggelsen af det Europæiske Syd Observatorium (ESO). ESO er den mest fremtrædende internationale astronomi-organisation i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. ESO har i dag følgende 15 medlemslande: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrig, Holland, Italien, Portugal, Schweiz og Storbritannien, Spanien, Sverige, Tjekkiet, Tyskland og Østrig. ESOs aktiviteter er fokuseret på design, konstruktion og drift af jordbaserede observationsfaciliteter for at muliggøre vigtige videnskabelige opdagelser inden for astronomi. ESO spiller også en ledende rolle for at fremme og organisere samarbejdet inden for astronomisk forskning. I Chile driver ESO tre unikke observatorier i verdensklasse: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope (VLT), der er verdens mest avancerede astronomiske observatorium til observationer i synligt lys samt to kortlægningsteleskoper. VISTA arbejder i infrarødt lys og er verdens største kortlægningsteleskop, mens VLT Survey Telescope (VST) er det største teleskop, der udelukkende er bygget til at kortlægge himlen i synligt lys. ESO er den europæiske partner i et revolutionerede astronomisk teleskop kaldet ALMA, det største igangværende astronomiske projekt. ESO planlægger i øjeblikket et 39 meter optisk/nær-infrarødt teleskop kaldet European Extremely Large Telescope (E-ELT), der vil blive ”verdens største øje mod himlen”.

Links

• Den videnskabelige artikel
• Mere om ALMA hos ESO
• Joint ALMA Observatory

Kontakter

Luca Ricci
California Institute of Technology
Tel: +1 626 395 2460
E-mail: lricci@astro.caltech.edu

Leonardo Testi
ESO
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6541
E-mail: ltesti@eso.org

Douglas Pierce-Price
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6759
E-mail: dpiercep@eso.org

John Stoke
National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
Charlottesville, VA, USA
Tel: +1 434 244 6816
E-mail: jstoke@nrao.edu

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1248 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.