Pressmeddelande

ALMA hittar en dubbelstjärna som bildar planeter i bisarrt snedställda skivor

30 juli 2014

Astronomer har med hjälp av ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) hittat ett överraskande par gasskivor där nya planeter bildas. De båda gasskivorna, som kretsar kring de två unga stjärnorna som utgör dubbelstjärnan HK Tauri, snurrar på helt olika sätt trots att de hör ihop. De nya ALMA-observationerna ger forskare den bästa bilden hittills av protoplanetära skivor i ett dubbelstjärnesystem. Det nya resultatet bidrar även till att förklara varför så många exoplaneter – till skillnad från planeterna i vårt solsystem – har konstiga, avlånga eller lutande banor. Resultaten publiceras i tidskriften Nature den 31 juli 2014.

Till skillnad från vår ensliga sol, bildas de flesta stjärnor i dubbelstjärnor – två stjärnor som är i omloppsbana runt varandra. Dessa stjärnpar är mycket vanliga, men väcker frågor om bland annat hur och var planeter bildas i sådana komplexa miljöer.

Eric Jensen är astronom vid Swarthmore College i Pennsylvania, USA.

– ALMA har nu gett oss den bästa bilden av ett dubbelstjärnesystem som innehåller protoplanetära skivor - och vi upptäcker att skivorna är snedställda gentemot varandra!, säger han.

De två stjärnorna i systemet HK Tauri, som ligger ca 450 ljusår från jorden i stjärnbilden Oxen (Taurus på latin), är mindre än fem miljoner år gamla och separerade med cirka 58 miljarder kilometer – vilket är 13 gånger avståndet mellan Neptunus och solen.

Den ljussvagare stjärna i paret, HK Tauri B, är omgiven av en protoplanetär skiva som blockerar stjärnljuset eftersom vi observerar den längs med skivan. Eftersom stjärnans sken dämpas av skivan kan astronomer enkelt få en bra bild av skivan genom att observera den i synligt eller kortvågigt infrarött ljus.

Följeslagaren HK Tauri A har också en skiva, men i detta fall blockerar den inte stjärnljuset. Som ett resultat av detta kan skivan inte ses i synligt ljus eftersom dess svaga sken överglänsas helt av stjärnan. Men sett i ljus med våglnägd kring en millimeter, som ALMA lätt kan upptäcka, lyser den klart.

Med hjälp av ALMA kunde forskargruppen inte bara kan se skivan runt HK Tauri A, utan också mäta dess rotation för första gången. Detta gjorde det möjligt för astronomerna att räkna ut att de två skivornas rotationsplan skiljer sig från varandra med minst 60 grader. Istället för att rotera i samma plan som de två stjärnorna måste åtminstone en av skivorna rotera i en helt annan vinkel.

Rachel Akeson forskar på NASA Exoplanet Science Institute vid California Institute of Technology i USA.

– Denna tydliga snedställning har gett oss en spännande inblick i ett ungt dubbelstjärnesystem. Tidigare observationer tydde visserligen på att denna typ av system fanns. Men de nya ALMA observationer av HK Tauri visar mycket tydligare vad som verkligen pågår i ett av dessa system.

Stjärnor och planeter bildas ur stora moln av stoft och gas. När materian i molnen drar ihop sig på grund av tyngdkraften, börjar molnet att rotera tills det mesta av stoft och gas faller in och bildar en tillplattad protoplanetär skiva som snurrar runt en växande central protostjärna.

Men i ett dubbelsystem som HK Tauri är situationen mycket mer invecklad. Om stjärnornas banor och de protoplanetära skivorna inte ligger i ungefär i samma plan, kan eventuella nyfödda planeter hamna i mycket avlånga och starkt lutande banor [1].

– Våra resultat visar att förutsättningarna för att modifiera planetbanor finns, och att dessa villkor är närvarande redan vid tidpunkten för planetbildning, tydligen just på grund av hur ett dubbelstjärnesystem bildas. Vi kan inte utesluta andra teorier, men vi kan vara säkra på att en andra stjärna kan göra jobbet, konstaterar Eric Jensen.

Tack vare ALMA:s förmåga att se stoft och gas som annars är osynligt i protoplanetära skivor får vi ett helt nytt sätt att se på detta unga dubbelstjärnesystem.

– Vi ser detta i ett tidigt skede då de protoplanetära skivorna fortfarande finns på plats. Därför kan vi bättre se hur saker och ting är orienterade, förklarar Rachel Akeson.

Framöver vill forskarna ta reda på om sådana system är vanliga eller inte. För dem är detta är ett anmärkningsvärt enskilt fall, men för att avgöra om den här typen av upplägg är vanligt för dubbelstjärnor i hela vår hemgalax Vintergatan, behövs nya kartläggningar.

– Trots att det är ett stort steg framåt att kunna förstå denna mekanism, kan det inte förklara alla av observerade exoplaneternas konstiga banor. Antalet binära följeslagare räcker helt enkelt inte för att detta ska vara hela svaret. Så det är också en spännande gåta som väntar på en lösning!, avslutar Jensen.

Noter

[1] Om de två stjärnor och deras skivor är inte roterar i samma plan påverkar den ena stjärnans tyngdkraft den andra skivan. Det kan få skivan att precessera eller vackla fram och tillbaka. En planet som bildas i en av dessa skivor kommer också att påverkas av den andra stjärnans tyngdkraft, vilket kan få banan att luta eller deformeras.

Mer information

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.

Forskningsresultaten presenteras i en artikel med titeln "Misaligned Protoplanetary Disks in a Young Binary Star System ", Eric Jensen och Rachel Akeson, som publiceras Juli 31, 2014 i tidskriften Nature.

Teamet består av Eric LN Jensen (Dept. of Physics & Astronomy, Swarthmore College, USA) och Rachel Akeson (NASA Exoplanet Science Institute, IPAC / Caltech, Pasadena, USA).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, 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 det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

·    Forskningsartikel

·    NRAO pressmeddelande angående HK Tauri resultaten

·    Bilden av HK Tauri från NASA/ESA Hubble Space Telescope

·    Mer om ALMA

·    Foton av ALMA

·    Videor om ALMA

·    ALMA brochyr

·    Filmen om ALMA — I sökandet av vårt kosmiska ursprung

·    ALMAs fotobok: I sökandet av vårt kosmiska ursprung – Byggandet av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array

·    Mer pressmeddelanden med ALMA

Kontakter

Eric L. N. Jensen
Lead Scientist, Swarthmore College
Philadelphia, USA
Tel: +1 610-328-8249
E-post: ejensen1@swarthmore.edu

Rachel Akeson
NASA Exoplanet Science Institute, IPAC/Caltech
Pasadena, USA
Tel: +1 626-395-1812
E-post: rla@ipac.caltech.edu

Charles E. Blue
Public Information Officer, National Radio Astronomy Observatory
Charlottesville, USA
Tel: + 1 434 296 0314
Mobil: +1 202 236 6324
E-post: cblue@nrao.edu

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

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 eso1423 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.