Pressemeddelelse

Her bygges de nye planeter - ALMA på jagt

Der er unge planeter gemt i skiverne omkring de unge stjerner

16. december 2015

Det er nu tydeligere end nogensinde før, at der findes nydannede planeter i de skiver af støv og gasarter, som findes omkring fire unge stjerner. Planeterne er adskillige gange tungere end Jupiter, og det er observationer med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), som har ledt astronomerne på vej. Gasarterne omkring stjernerne fortæller yderligere om planeternes natur.

Der er planeter omkring næsten alle stjerner, men endnu forstår astronomerne ikke helt hvordan, og under hvilke betingelser de dannes. Derfor studerer de de roterende skiver af gas og støv, som findes omkring de unge stjerner, og hvor planeterne dannes. Planetskiver er bare små og langt væk, så det er først med et anlæg så kraftigt som ALMA, at hemmelighederne begynder at blive afslørede.

Der er en speciel type skiver, som kaldes overgangsskiver (transitional discs), og som forbavsende nok mangler støv i midterområderne, nær ved stjernen. Den underlige mangel prøver man at forklare på to måder. For det første kunne stærke stjernevinde og kraftig stråling have blæst materialet væk, eller nedbrudt det [1]. For det andet kunne tunge unge planeter i deres dannelsesfase have ryddet området på deres vej rundt i bane om stjernen [2].

ALMAs uhørt fine følsomhed og billedskarphed har nu gjort det muligt for et hold astronomer under ledelse af Nienke van der Marel fra Leiden Observatoriet i Nederlandene at kortlægge fordelingen af gas og støv i fire af disse overgangsskiver bedre end det nogensinde før er gjort [3]. Med de nye observationer er det muligt for første gang at vælge imellem de to forklaringsmuligheder for de manglende støvområder.

De nye billeder viser, at der er store mængder af gas i de områder, hvor støvet mangler[4]. Men til holdets overraskelse var der også et gab i gasbæltet, op til tre gange mindre end støvgabet.

Det kan kun forklares ved at de nydannede planeter har indfanget gassen på deres vej i kredsløb om stjernen, mens de har låst støvpartiklerne fast længere borte[5].

"Tidligere observationer tydede allerede på, at der måtte være gas inde i de gab, hvor der mangler støv," forklarer Nienke van der Marel. "Men ALMA kan vise os materialet i hele skiver i mange flere detaljer, end andre teleskoper kan, og derfor kan vi udelukke de alternative muligheder. Det dybe gab tyder helt klart på, at der er planeter tilstede, og at de har masser, som er adskillige gange større end Jupiters. Det er planeterne, som pløjer sig igennem skiven og forårsager disse gab."

Observationerne her er foretaget med kun en tiendedel af den nuværende opløsningsevne for ALMA, for de skete imens halvdelen af anlægget stadig var under bygning på Chajnantorsletten i det nordlige Chile.

Nu er det så nødvendigt at fortsætte studierne for at finde ud af, om der er flere af disse overgangsskiver, hvor der er tegn på planeter, som rydder sig gab. Siden disse første observationer har ALMA givet astronomerne værdifulde oplysninger om de komplekse processer bag planetdannelserne.

"Alle de overgangsskiver, som indtil nu er blevet undersøgt, som har store bånd, hvor der mangler støv, har også bånd, hvor der mangler gasser. Så med ALMA kan vi nu finde ud af hvor, og hvornår kæmpeplaneterne bliver dannet i skiverne, og så kan vi sammenligne det med vore modeller for planetdannelse," siger Ewine van Dishoeck, som også kommer fra Leiden University og Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Garching [6]. "Vi kan lige netop med de nuværende instrumenter opdage planeter, og med den næste generation af teleskoper, som i øjeblikket er under bygning, som for eksempel European Extremely Large Telescope, kan vi komme meget længere. ALMA hjælper os med at finde ud af, hvor vi skal kigge hen."

Noter

[1] Denne proces, som fjerner støvet og gassen indefra og udad, kaldes photoevaporation.

[2] Det er svært at observere sådanne planeter direkte (eso1310), og tidligere studier ved millimeterbølgelængder (eso1325) har ikke kunnet give os et skarpt billede af disse indre zoner, hvor der sker planetdannelse. Derfor har vi ikke kunnet skelne mellem de forskellige forklaringer. Andre studier (eso0827) har ikke kunnet måle mængden af gas i disse skiver.

[3] De fire målobjekter for disse undersøgelser var SR 21, HD 135344B (også kendt som SAO 206462), DoAr 44 og Oph IRS 48.

[4] Den gas, som findes i overgangsskiver består først og fremmest af hydrogen, og den kan kortlægges ved at observere CO-molekylet (carbon monoxide) fordi det fordeler sig på samme måde som hydrogen, og fordi det er lettere at se i millimeterbølger.

[5] Den proces, hvor støv indfanges er tidligere forklaret i pressemeddelelsen eso1325.

[6] Blandt andre eksempler er HD 142527 (eso1301 og her), samt overgangsskiverne J1604-2130 s.

Mere information

Forskningsresultetet offentliggøres i en artikel med titlen “Resolved gas cavities in transitional disks inferred from CO isotopologs with ALMA”, af N. van der Marel, et al., i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics i december 2015.

Forskerholdet består af N. van der Marel (Leiden University, Leiden, Nederlandene; Institute for Astronomy, University of Hawaii, Honolulu, USA), E. F. van Dishoeck (Leiden University, Leiden, the Nederlandene; Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Garching), S. Bruderer (Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Tyskland), S. M. Andrews (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Massachusetts, USA), K. M. Pontoppidan (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland, USA), G. J. Herczeg (Peking University, Beijing, Kina), T. van Kempen (Leiden University, Leiden, the Nederlandene) and A. Miotello (Leiden University, Leiden, the Nederlandene).

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Brazilien, Danmark, Finland, Frankrig, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges E-ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

Links

• Selve artiklen i Astronomy & Astrophysics
• Fotos af ALMA

Kontakter

Nienke van der Marel
Institute for Astronomy, University of Hawaii
Honolulu, USA
E-mail: nmarel@ifa.hawaii.edu

Ewine van Dishoeck
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Tel: +31 71 527 5814
E-mail: ewine@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

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 eso1549 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.