Pressmeddelande

ALMA avslöjar hur en grannstjärnas planetsystem fungerar

12 april 2012

Ett nytt teleskop som fortfarande håller på att byggas har gjort ett stort genombrott för förståelsen av en grannstjärnas planetsystem. Observationerna har också gett värdefulla ledtrådar om hur sådana system bildas och utvecklas. Astronomerna har med hjälp av teleskopet ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) upptäckt att eventuella planeter som kretsar kring stjärnan Fomalhaut måste vara mycket mindre än vad man tidigare har trott. Det här är de första publicerade resultaten från ALMA:s första observationsperiod som var öppen för astronomer från hela världen (cykel 0).

De exceptionellt skarpa bilderna från ALMA visar upp en skiva eller ring av stoft runt Fomalhaut, som är en stjärna som ligger ungefär 25 ljusår från jorden. Observationerna hjälper till att lösa en kontrovers som förbryllat astronomer som tidigare studerat systemet. Bilderna från ALMA visar att både ringens inre och yttre kanter är väldigt skarpa. Denna information, tillsammans med resultaten från datorsimuleringar, har fått forskarna att dra slutsatsen att stoftpartiklarna i skivan hålls kvar tack vare gravitationen från två planeter - en som kretsar närmare stjärnan än skivan, och en längre bort [1].

Simuleringarna ger också möjliga storlekar för planeterna. De är större än Mars, men inte större än några gånger jordens storlek. Det är mycket mindre än vad astronomerna tidigare har trott. I en bild från NASA/ESA:s Hubble-teleskop publicerad 2008 fann man den inre planeten som man då trodde var större än Saturnus, den näst största planeten i vårt solsystem. Ytterligare observationer med infraröda teleskop har dock inte kunnat bekräfta planetens existens.

Misslyckandet gjorde att vissa astronomer tvekade på att planeten i Hubble-bilden var riktig. I den bilden såg man också väldigt små stoftkorn som stöttes utåt av strålningen från stjärnan, och som gör skivan mer suddig. Observationerna med ALMA, vid våglänger som är mycket längre än de för synligt ljus, visar var de större stoftkornen - de som är ungefär 1 millimeter i diameter - finns. Dessa större korn flyttas inte av strålningen från stjärnan. Observationerna visar tydligt att skivans kanter är skarpa och att den är ringformad - indikationer för den gravitationella effekten från de två planeterna.

Aaron Boley, Saganstipendiat vid Floridauniversitetet, har lett studien:

- Genom att kombinera ALMA-observationerna av ringens form med resultat från datormodeller kan vi sätta väldigt snäva gränser på massan och banan för planeter nära ringen. Massan för planeterna måste vara liten; annars skulle de förstöra ringen.

Att planeterna är så små förklarar varför de tidigare infröda observationerna misslyckades att detektera dem.

Bilden från ALMA visar att ringens bredd är ungefär 16 gånger avståndet mellan solen och jorden, och att dess tjocklek är sju gånger mindre. Matthew Payne, också vid Floridauniversitetet, säger:

- Ringen är smalare och tunnare än vad man tidigare har trott.

Ringen ligger ungefär 140 gånger avståndet från jorden till solen från sin stjärna. I vårt solsystem ligger Pluto ungefär 40 gånger längre från solen än jorden. Aaron Boley fortsätter:

- Eftersom planeterna nära ringen är så små och ligger så långt ifrån sin stjärna, är de bland de kallaste planeter som hittats hittills omkring en vanlig stjärna.

Astronomerna observerade Fomalhaut och dess stoftskiva i September och oktober 2011, när bara en fjärdedel av ALMA:s planerade 66 antenner var tillgängliga. När teleskopet är färdigbyggt nästa år kommer det att vara ännu bättre. Till och med i sin tidiga, mindre uppställning var ALMA tillräckligt kraftfullt för att avslöja den struktur som undgått tidigare observatörer av millimetervågor.

Bill Dent, astronom på ESO och delaktig i studien, avslutar:

- ALMA må vara under uppbyggnad, men det är redan det mest kraftfulla teleskopet av sitt slag. Det här är bara starten på en ny spännande era i studien av skivor och planetbildning runt andra stjärnor.

ALMA är en internationell anläggning för astronomi och är ett samarbete mellan Europa, Nordamerika och Ostasien i samverkan med Chile. I Europa stöds ALMA av ESO, i Nordamerika av US National Science Foundation (NSF) i samarbete med Kanadas National Research Council (NRC) samt av Taiwans Nationella vetenskapsråd (NSC), i Ostasien av Nationella instituten för naturvetenskap (NINS) i Japan i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan. Bygget och driften av ALMA leds för Europas del av ESO, för Japan av Nationella astronomiska observatoriet i Japan (NAOJ) och för Nordamerika av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), som drivs av Associated Universities, Inc. (AUI). Joint ALMA Observatory (JAO) ger gemensam ledning och gemensam organisation för bygget, driftsättning och drift av ALMA.

Noter

[1] Effekten då planeter eller månar håller kanterna på en ring av stoft skarpa observerades första gången när Voyager-satelliten flög förbi Saturnus och tog detaljerade bilder av planetens ringsystem. En ring runt planeten Uranus hålls skarp tack vare månarna Cordelia och Ophelia, på exakt samma sätt som astronomerna förklarar den skarpa ringen runt Fomalhaut. Månarna som håller planeternas ringar skarpa kallas “herdemånar”.

Månar eller planeter som håller ihop såna stoftringar gör det genom gravitationella effekter. En planet innanför ringen kretsar snabbare runt stjärnan än stoftpartiklarna i ringen. Dess gravitation ökar stoftpartiklarnas energi, vilket knuffar dem utåt. En planet utanför ringen rör sig långsammare än stoftpartiklarna, och dess gravitation minskar partiklarnas energi och får dem att röra sig inåt.

Mer information

Resultaten presenteras i en forskningsartikel “Constraining the Planetary System of Fomalhaut Using High-Resolution ALMA Observations” av A. Boley et al. som publiceras i tidskriften Astrophysical Journal Letters.

Teamet består av A. C. Boley (Floridauniversitetet, Gainesville, USA), M. J. Payne (Floridauniversitetet), S. Corder (ALMA:s nordamerikanska forskningscenter, Charlottesville, USA), W. Dent (ALMA, Santiago, Chile), E. B. Ford (Floridauniversitetet) and M. Shabram (Floridauniversitetet).

År 2012 är det 50 år sedan Europeiska sydobservatoriet (ESO) grundades. ESO är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 15 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop: VISTA, som observerar infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop, samt VST, det största teleskopet som konstruerats för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av ett europeiskt extremt stort teleskop i 40-metersklass för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Research paper
• ESO ALMA pages
• Pictures of ALMA

Kontakter

Aaron. C. Boley
University of Florida
Gainesville, USA
Tel: +1 352 294 1844
E-post: aaron.boley@astro.ufl.edu

William Dent
Joint ALMA Observatory
Santiago, Chile
Tel: +56 2 467 6249
Mobil: +56 9 827 9537
E-post: wdent@alma.cl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
E-post: rhook@eso.org

Dave Finley
Public Information Officer, National Radio Astronomy Observatory
Socorro, USA
Tel: +1 575 835 7302
E-post: dfinley@nrao.edu

Masaaki Hiramatsu
Education & Public Outreach Officer, National Astronomical Observatory of Japan
Japan
Tel: +81 422 34 3900 ext.3150
E-post: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp

William Garnier
Education and Public Outreach Officer, Joint ALMA Observatory
Santiago, Chile
Tel: +56 2 467 6119
E-post: wgarnier@alma.cl

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1216 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.