Pressmeddelande

ALMA avslöjar planeters byggarbetsplatser

Nya bevis för unga planeter i skivorna omkring unga stjärnor

16 december 2015

Astronomer har med hjälp av teleskopet ALMA funnit de tydligaste tecknen hittills på att planeter, med massor som är flera gånger Jupiters, har nyligen bildats inuti skivorna av gas och stoft som omger fyra unga stjärnor. Mätningarna av gasen runt stjärnorna ger också ytterligare ledtrådar om dessa planeterns egenskaper.

Planeter finns hos nästan varje stjärna, men astronomer förstår fortfarande inte riktigt hur – och under vilka förhållanden – som de bildas. För att svara på dessa frågor studerar forskare de roterande skivorna av gas och stoft som finns runt unga stjärnor, och ur vilka unga planeter bildas. Men dessa skivor är små och befinner sig långt bort från jorden. För att kunna avslöja deras hemlighet behövdes kraften hos ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).

En speciell klass av skivor har oväntat lite stoft i mitten, i området närmast stjärnan – de kallas övergångskivor. Två huvudteorier har lagts fram för att förklara dessa mystiska hål. Enligt den ena teorin kan starka stjärnvindar och intensiv strålning ha blåst bort eller förstört det omslutande materialet [1]. Alternativt kan massiva, unga, ännu inte färdigbildade planeter rensa bort materialet allt eftersom de går i bana runt stjärnan [2].

De nya bilderna visar att inuti stofthålen finns en ansenlig mängd gas [4]. Men teamet överraskades av att håligheter finns även hos gasen, och som kan vara tre gånger mindre än stoftets hål.

Detta kan bara förklaras av scenariot i vilket nyligen bildade massiva planeter har rensat gasen medan de kretsar runt stjärnan, men gör också att stoftpartiklar fastnar längre ut i stoftfällor [5].

Nienke van der Marel förklarar vidare.

– Tidigare observationer har redan antytt att det finns gas inuti glappen i stoftet. Men eftersom ALMA kan studera materialet i hela skivan i större detalj än andra anläggningar har vi kunnat utesluta det alternativa scenariot. De djupa hålen pekar tydligt på närvaron av planeter som är flera gånger mer massiva än Jupiter, vilket skapar dessa grottor när de sveper fram genom skivan, säger hon.

Något som är speciellt intressant i sammanhanget är att observationerna genomfördes med bara en tiondel av ALMA:s nuvarande upplösningsförmåga. De genomfördes då hälften av antennerna vid Chajnantorplatån i norra Chile ännu inte var färdigbyggda.

Ytterligare studier behövs nu för att bestämma om fler övergångsskivor också pekar mot detta scenario med planeter som rensar omkring sig. I vilket fall som helst har ALMA:s observationer redan gett astronomer ovärderliga insikter i den komplicerade processen som leder till att planeter bildas.

Medförfattaren Ewine van Dishoeck är astronom vid Leidenuniversitetet samt Max Planck-institutet för utomjordisk fysik i Garching.

– Av de övergångsskivor med stora stofthål som hittills studerats har alla också håligheter i gasen. Så med ALMA kan vi nu ta reda på var och när jätteplaneter föds i dessa skivor, och jämföra resultaten med planetbildningsmodeller. Att direkt observera planeter är nätt och jämnt inom räckhåll för nuvarande instrument. Nästa generation av teleskop håller nu på att byggas, som till exempel European Extremely Large Telescope (E-ELT), och de kommer att kunna gå mycket längre. ALMA pekar nu ut vart de bör titta, säger hon.

Noter

[1] Denna process, som rensar bort stoft och gas inifrån och ut, kallas på engelska photoevaporation (ljusförångning).

[2] Sådana planeter är svåra att observera direkt (eso1310). Tidigare studier vid millimetervåglängder (eso1325) har inte lyckats med att få en skarp bild av de inre, planetbildande områden där de olika förklaringarna skulle kunna sättas på prov. För andra studier (eso0827) har större delen av gasen i dessa skivor inte varit inom räckhåll.

[3] I denna undersökning studerade forskarna övergångsskivorna i systemen med beteckningarna SR 21, HD 135344B (även känd som SAO 206462), DoAr 44 och Oph IRS 48.

[4] Gasen som finns i övergångsskivor består huvudsakligen av vätgas, som spåras genom att observera kolmonoxid (CO).

Mer information

Denna forskning presenteras i en artikel med titeln “Resolved gas cavities in transitional disks inferred from CO isotopologs with ALMA”, av N. van der Marel, m. fl., och publiceras i tidsskriften Astronomy & Astrophysics under december 2015.

Forskarteamet består av N. van der Marel (Leidenuniversitetet, Leiden, Nederländerna; Institute for Astronomy, University of Hawaii, Honolulu, USA), E. F. van Dishoeck (Leidenuniversitetet, Leiden, Nederländerna; Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Garching, Tyskland), 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 (Pekinguniversitetet, Beijing, Kina), T. van Kempen (Leidenuniversitetet, Leiden, Nederländerna) och A. Miotello (Leidenuniversitetet, Leiden, Nederländerna).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 16 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Polen, 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 arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikeln i tidsskriften Astronomy & Astrophysics

• Bilder på ALMA

Kontakter

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

Ewine van Dishoeck
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Tel: +31 71 527 5814
E-post: 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-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