Pressemeddelelse

Snegrænsen bliver synlig efter udbrud i stjerne

13. juli 2016

Hvor temperaturen bliver tilstrækkelig lav, dannes der sne i skiverne af gas og støv omking unge stjerner. Det er observeret for første gang med ALMA. Den unge stjerne V883 Orionis har haft et kraftigt udbrud, som har opvarmet de indre dele af skiven omkring den, så snegrænsen er blevet skubbet meget længere væk fra stjernen end sædvanligt. Netop så langt væk, at det har været muligt at se den. Det nye resultat bliver offentliggjort i tidsskriftet Nature den 14. juli 2016.

Unge stjerner omgives ofte af tætte roterende skiver af gasarter og støv; det er det, som kaldes protoplanetariske skiver, og heraf dannes planeter. Varmen fra en typisk ung stjerne af Solens type bevirker, at vandet i en protoplanetarisk skive er i dampform ud i en afstand af omkring 3 au fra stjernen [1] - det er mindre end fem gange gennemsnitsafstanden imellem Jorden og Solen, eller 450 millioner kilometer [2]. Længere ude går vandmolekylerne på grund af de meget lave tryk direkte fra gasform til at danne en skal af is på støvkorn og andre partikler. Det område i den protoplanetariske skive, hvor vandet går fra gasform til fast form kaldes for vandets snegrænse [3].

Men stjernen V883 er usædvanlig. Snegrænsen er presset ud til en afstand på omkring 40 au (omkring 6 milliarder kilometer, eller nogenlunde i samme afstande som dværgplaneten Pluto i vores Solsystem) på grund af en kraftig forøgelse af lysstyrken. Den lysstyrkeforøgelse, i kombination med ALMAs opløsningsevne ved de lange basislinier [4] har gjort det muligt for Lucas Cierza (Millennium ALMA Disk Nucleus og Universidad Diego Portales, Santiago, Chile) at gøre de første observationer af vandets snegrænse i en protoplanetarisk skive.

Det, der får V883 Orionis til at lyse op er, at store mængder materialer fra skiven omkring stjernen falder ind på dens overflade. V883 Orionis er bare 30% tungere end Solen, men takket være disse udbrud lyser den for tiden 400 gange mere - og den er meget varmere [5].

Hovedforfatteren til artiklen, Lucas Cieza forklarer: "ALMA-observationerne kom som en overraskelse for os. Det, vi havde planlagt at se efter, var opsplitning af skiverne som et trin hen imod planetdannelse. Det så vi ikke noget af, men istedet fandt vi en ring i en afstand af 40 au. Det viser meget godt, hvad det er for et redskab, vi har i ALMA. Vi får hele tiden spændende resultater, selv om det ikke lige er dem, vi søgte efter."

Den noget mærkværdige ide om sne i kredsløb ude i rummet er helt grundliggende for planetdannelsen. Hvor effektivt støvkornene kliner sig sammen, er styret af mængden af vandis, og det er det første trin i selve planetdannelsen. Indenfor snegrænsen bliver vandet fordampet, og i de områder dannes mindre klippeplaneter, så vidt vi ved. Udenfor snegrænsen, tillader tilstedeværelsen af vandis at der hurtigt kan dannes kosmiske snebolde, som så efterhånden kan vokse til tunge gasplaneter som for eksempel Jupiter.

Det er meget vigtigt for udviklingen af en god model for planetdannelse, at vi nu véd, at disse stjerneudbrud kan blæse snegrænsen ud til op til 10 gange længere ude end sædvanligt. Udbruddene er et almindeligt forløb ved dannelsen af de fleste planetsystemer, så måske er den nye opdagelse blot første gang, vi har set noget, som er ganske almindeligt. Ihvertfald kan de nye ALMA-observationer give os et væsentligt bidrag til bedre at forstå, hvordan planeter dannes og udvikler sig i hele Universet.

Noter

[1] ] 1 au, eller en astronomisk enhed, er gennemsnitsafstanden imellem Jorden og Solen; 149,6 millioner kilometer. Det er en enhed, som typisk bruges til at beskrive afstande indenfor Solsystemet eller i planetsystemer omkring andre stjerner.

[2] Under dannelsen af Solsystemet lå denne linie imellem Mars og Jupiters baner, så klippeplaneterne Merkur, Venus, Jorden og Mars blev dannet indenfor snegrænsen, og gasplaneterne Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun blev dannet udenfor.

[3] ALMA har tidligere observeret snegrænsen for andre molekyler, som for eksempel kulilte og methan i afstande på over 30 au fra protostjernen i andre protoplanetariske skiver. Vand fryser ved relativt høje temperaturer, og det betyder, at vandets snegrænse som oftest ligger alt for tæt på protostjernen til at kunne observeres direkte.

[4] Opløsningsevne er muligheden for at skelne om to objekter er adskilte. For det menneskelige øje vil flere klare lyskilder på afstand se ud som en enkelt lysende plet, og kun tæt på ville man kunne skelne de enkelte lyskilder. Det samme gælder for teleskoper, og med de nye observationer har man kunnet udnytte den fine opløsning, som ALMA har, når de enkelte teleskoper er så langt fra hinanden som muligt. ALMAs opløsning er omkring 12 au i den afstand, som V883 Orionis ligger i. Det er nok til at opløse snegrænsen for vand ude i 40 au i et system som dette, hvor der sker udbrud, men det er ikke nok ved en almindelig stjerne.

[5] Stjerner som V883 Orionis kaldes FU Orionis stars, efter den første stjerne med samme opførsel. Udbruddene kan vare i hundredevis af år.

Mere information

Forskningsresultaterne er publiceret i tidsskriftet Nature den 14. juli 2016 i en artikel med titlen: “Imaging the water snow-line during a protostellar outburst”, af L. Cieza et al.

Forskerholdet består af 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, The Netherlands), Steven Bos (Leiden Observatory, Leiden University, The Netherlands), Jonathan P. Williams (University of Hawaii at Manoa, Honolulu, Hawai`i, 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).

­ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, er et internationalt astronomisk observatorium, med ESO, US National Science Foundation (NSF) og National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan i samarbejde med Chile. ALMAs finansieres af ESO (Det europæiske sydobservatorium), NSF i samarbejde med Canadas National Research Council og National Science Council i Taiwan, og af NINS i samarbejde med Academia Sinica i Taiwan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

 

Opbygning og drift af ALMA styres af ESO på vegne af medlemstaterne, af National Radio Observatory ved Associated Universities, Inc. på vegne af Nordamerika og af National Astronomical Observatory i Japan på vegne af Østasien. Organisationen Joint ALMA Observatory, JAO står for den fælles ledelse og styring af konstruktion og drift af ALMA.

 

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

• Forskningsartiklen
• Billeder af ALMA

Kontakter

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

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 eso1626 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.