Pressmeddelande

Banbrytande studie avslöjar planetbildningens hemligheter kring dussintals stjärnor

5 mars 2024, Skurup

I en serie studier har en forskargrupp kastat nytt ljus över de fascinerande och komplexa processer som sker när planeter bildas. De fantastiska bilderna, tagna med Europeiska sydobservatoriets Very Large Telescope (ESO:s VLT) i Chile, representerar en av de största undersökningarna som någonsin genomförts av planetbildande skivor. Forskningsprojektet har sammanställt observationer av mer än 80 unga stjärnor kring vilka planeter kan bildas. De ger astronomerna en enorm mängd data och unika insikter om hur planeter uppstår i olika delar av vår galax.

"Detta är verkligen ett viktigt skifte inom vårt forskningsområde", säger Christian Ginski, lektor vid University of Galway, Irland, och huvudförfattare till en av de tre artiklar som publiceras i dag i Astronomy & Astrophysics. "Vi har gått från intensiva studier av individuella stjärnsystem till denna enorma översikt över stjärnbildande regioner."

Hittills har mer än 5 000 planeter kring andra stjärnor än solen upptäckts, ofta i system som skiljer sig är markant från vårt eget solsystem. För att förstå var och hur denna mångfald uppstår måste astronomer observera de stoft- och gasrika skivor som omger unga stjärnor - själva vaggan för planetbildningen. De flesta skivor hittas i de enorma gasmoln där stjärnorna själva bildas.

De nya bilderna visar den extraordinära mångfalden av planetbildande skivor, en mångfald som även ses i utvecklade planetsystem. "Några av dessa skivor visar enorma spiralarmar, förmodligen drivna av planeternas komplicerade rörelser", säger Ginski. "Andra visar ringar och breda gap som formats under planetbildningen, medan andra skivor verkar jämna och nästan slumrande i aktivitet", tillägger Antonio Garufi, astronom vid Arcetri Astrophysical Observatory, Italienska nationella institutet för astrofysik (INAF), och huvudförfattare till en av studierna.

Forskarna studerade totalt 86 stjärnor i tre stjärnbildningsområden i vår galax: Taurus (Oxen) och Chamaeleon I (Kameleonten), båda cirka 600 ljusår från jorden, och Orion, ett gasrikt moln cirka 1 600 ljusår från oss där flera unga stjärnor som är mer massiva än solen har bildats. Observationerna samlades in av ett stort internationellt forskarlag med deltagare från över tio länder.

Astronomerna kunde dra flera viktiga slutsatser från datamängden. Exempelvis fann de i Orion att stjärnor i grupper om två eller fler var mindre benägna att bilda stora planetbildande skivor. Detta är ett betydande resultat med tanke på att de flesta stjärnor, till skillnad från vår sol, har en följeslagare. De oregelbundna skivorna i denna region antyder dessutom att massiva planeter är inbäddade i dem, vilket kan vara orsaken till skivornas skeva former.

Även om planetbildande skivor kan vara hundratals gånger större än avståndet mellan jorden och solen gör deras stora avstånd på hundratals ljusår från oss att de framstår som nålstick på natthimlen. För att observera skivorna använde astronomerna det avancerade SPHERE-instrumentet (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) på ESO:s VLT. SPHERE:s toppmoderna adaptiva optiksystem korrigerar för jordatmosfärens störande effekter, vilket ger skarpa bilder av skivorna. Därmed kunde forskarna avbilda skivor runt stjärnor med massor som inte ens var hälften av solens och som därför är för svaga för de flesta andra instrument som finns tillgängliga i dag. Ytterligare data erhölls med hjälp av instrumentet X-shooter på VLT, som gjorde det möjligt att bestämma stjärnornas åldrar och massor. Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), där ESO är en partner, bidrog med data om mängden stoft som omger vissa av stjärnorna.

Allt eftersom tekniken går framåt hoppas forskarna kunna djupdyka ytterligare i planetbildande system. Den stora 39-metersspegeln i ESO:s kommande Extremely Large Telescope (ELT) kommer till exempel att göra det möjligt att studera de innersta områdena runt unga stjärnor, där stenplaneter likt vår egen jord kan bildas.

För tillfället ger dessa spektakulära bilder astronomerna tillgång till en skattkammare av data för att undersöka planetbildningens mysterier. "Det är nästan poetiskt att de processer som markerar starten på planetbildningen och i slutändan livet i vårt eget solsystem är så vackra", avslutar Per-Gunnar Valegård, doktorand vid universitetet i Amsterdam, Nederländerna, som ledde Orionstudien. Valegård, som också är deltidslärare vid Internationella skolan Hilversum i Nederländerna, hoppas att bilderna ska inspirera hans elever att bli forskare i framtiden.

Mer information

Forskningsresultaten som presenteras här publiceras i tre artiklar i Astronomy & Astrophysics och insamlades som en del av SPHERE-konsortiets garanterade observationstid och inom DESTINYS (Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars) ESO Large Programme.

1.“The SPHERE view of the Chamaeleon I star-forming region: The full census of planet-forming disks with GTO and DESTINYS programs” (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202244005)

Forskarlaget utgörs av C. Ginski (University of Galway, Irland; Leiden Observatory, Leiden University, Nederländerna [Leiden]; Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Nederländerna [API]), R. Tazaki (API), M. Benisty (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Frankrike [Grenoble]), A. Garufi (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien), C. Dominik (API), Á. Ribas (European Southern Observatory, Chile [ESO Chile]), N. Engler (ETH Zurich, Institute for Particle Physics and Astrophysics, Schweiz), J. Hagelberg (Geneva Observatory, University of Geneva, Schweiz), R. G. van Holstein (ESO Chile), T. Muto (Division of Liberal Arts, Kogakuin University, Japan), P. Pinilla (Max-Planck-Institut für Astronomie, Tyskland [MPIA]; Mullard Space Science Laboratory, University College London, Storbritannien), K. Kanagawa (Department of Earth and Planetary Sciences, Tokyo Institute of Technology, Japan), S. Kim (Department of Astronomy, Tsinghua University, Kina), N. Kurtovic (MPIA), M. Langlois (Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, CNRS, UCBL, Frankrike), J. Milli (Grenoble), M. Momose (College of Science, Ibaraki University, Japan [Ibaraki]), R. Orihara (Ibaraki), N. Pawellek (Department of Astrophysics, University of Vienna, Österrike), T. O. B. Schmidt (Hamburger Sternwarte, Tyskland), F. Snik (Leiden) och  Z. Wahhaj (ESO Chile).

2. “The SPHERE view of the Taurus star-forming region: The full census of planet-forming disks with GTO and DESTINYS programs” (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202347586)

Forskarlaget utgörs av  A. Garufi (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien [INAF Arcetri]), C. Ginski (University of Galway, Ireland), R. G. van Holstein (European Southern Observatory, Chile [ESO Chile]), M. Benisty (Laboratoire Lagrange, Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, France; Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Frankrike [Grenoble]), C. F. Manara (European Southern Observatory, Tyskland), S. Pérez (Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons [YEMS]; Departamento de Física, Universidad de Santiago de Chile, Chile [Santiago]), P. Pinilla (Mullard Space Science Laboratory, University College London, Storbritannien), A. Ribas (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Storbritannien), P. Weber (YEMS, Santiago), J. Williams (Institute for Astronomy, University of Hawai‘i, USA), L. Cieza (Instituto de Estudios Astrofísicos, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Chile [Diego Portales]; YEMS), C. Dominik (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Nederländerna [API]), S. Facchini (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano, Italien), J. Huang (Department of Astronomy, Columbia University, USA), A. Zurlo (Diego Portales; YEMS), J. Bae (Department of Astronomy, University of Florida, USA), J. Hagelberg (Observatoire de Genève, Université de Genève, Schweiz), Th. Henning (Max Planck Institute for Astronomy, Tyskland [MPIA]), M. R. Hogerheijde (Leiden Observatory, Leiden University, Nederländerna; API), M. Janson (Department of Astronomy, Stockholm University, Sverige), F. Ménard (Grenoble), S. Messina (INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania, Italien), M. R. Meyer (Department of Astronomy, The University of Michigan, USA), C. Pinte (School of Physics and Astronomy, Monash University, Australia; Grenoble), S. Quanz (ETH Zürich, Department of Physics, Schweiz [Zürich]), E. Rigliaco (Osservatorio Astronomico di Padova, Italien [Padova]), V. Roccatagliata (INAF Arcetri), H. M. Schmid (Zürich), J. Szulágyi (Zürich), R. van Boekel (MPIA), Z. Wahhaj (ESO Chile), J. Antichi (INAF Arcetri), A. Baruffolo (Padova) och T. Moulin (Grenoble).

3. “Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars (DESTINYS): The SPHERE view of the Orion star-forming region” (https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202347452)

Forskarlaget utgörs av P.-G. Valegård (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Nederländerna [API]), C. Ginski (University of Galway, Ireland), A. Derkink (API), A. Garufi (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien), C. Dominik (API), Á. Ribas (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Storbritannien), J. P. Williams (Institute for Astronomy, University of Hawai‘i, USA), M. Benisty (University of Grenoble Alps, CNRS, IPAG, France), T. Birnstiel (University Observatory, Faculty of Physics, Ludwig-Maximilians-Universität München, Tyskland [LMU]; Exzellenzcluster ORIGINS, Tyskland), S. Facchini (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano, Italien), G. Columba (Department of Physics and Astronomy "Galileo Galilei" - University of Padova, Italien; INAF – Osservatorio Astronomico di Padova, Italien), M. Hogerheijde (API; Leiden Observatory, Leiden University, Nederländerna [Leiden]), R. G. van Holstein (European Southern Observatory, Chile), J. Huang (Department of Astronomy, Columbia University, USA), M. Kenworthy (Leiden), C. F. Manara (European Southern Observatory, Tyskland), P. Pinilla (Mullard Space Science Laboratory, University College London, Storbritannien), Ch. Rab (LMU; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Tyskland), R. Sulaiman (Department of Physics, American University of Beirut, Libanon), A. Zurlo (Instituto de Estudios Astrofísicos, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Chile; Escuela de Ingeniería Industrial, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Chile; Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons).

Europeiska sydobservatoriet (ESO) möjliggör för astronomer världen över att utforska universums mysterier. Vi designar, konstruerar och driver markbaserade observatorier av yppersta världsklass – som astronomer använder för att besvara spännande och utmanande frågor och för att sprida astronomisk kunskap – och driver internationella samarbeten inom astronomin. ESO startade som en mellanstatlig organisation 1962 och har i dag 16 medlemsländer (Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike), tillsammans med Chile som värdland och Australien som en strategisk partner. ESO:s högkvarter och besökscenter med planetarium, ESO Supernova, ligger nära München i Tyskland, medan teleskopen är placerade i Atacamaöknen i Chile, en unik plats för astronomiska observationer. ESO driver tre observatorier i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope och Very Large Telescope Interferometer, liksom kartläggningsteleskop som VISTA. Vid Paranal kommer även ESO att placera och driva Cherenkov Telescope Array South, världens största och känsligaste gammastrålningsteleskop. Tillsammans med internationella partners driver ESO de två anläggningarna APEX och ALMA på Chajnantorplatån som observerar himlen i millimeter- och submillimetervåglängder. Vid Cerro Armazones, nära Paranal, bygger vi för närvarande ESO:s Extremely Large Telescope, ”världens största öga mot himlen”. Från kontoret i Santiago, Chile, stödjer vi verksamheten i landet och samverkar med det chilenska samhället och våra samarbetspartners.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) är en internationell astronomisk anläggning som drivs i partnerskap mellan ESO, National Science Foundation (NSF, USA) och National Institutes of Natural Sciences (NINS, Japan), tillsammans med Chile. ALMA finansieras av ESO genom dess medlemsstater, av NSF i samarbete med National Research Council of Canada (NRC) och National Science and Technology Council (NSTC) i Taiwan, och av NINS i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan och Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Konstruktionen och driften av ALMA leds av ESO för dess medlemsstater, av National Radio Astronomy Observatory (NRAO) genom Associated Universities, Inc. (AUI) för Nordamerika, och av National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) för Östasien. Joint ALMA Observatory (JAO) står för övergripande ledning och organisation under konstruktionen, driftsättningen och driften av ALMA.

Länkar

• Forskningsartikel
• Foton på VLT
• Läs mer om ESO:s Extremely Large Telescope på vår dedikerade webbplats och i vårt pressmaterial
• För journalister: Prenumerera på pressmeddelanden under embargo på svenska
• För astronomer: Berätta om din forskning!

Kontakter

Christian Ginski
University of Galway
Galway, Ireland
E-post: christian.ginski@universityofgalway.ie

Antonio Garufi
INAF’s Arcetri Astrophysical Observatory
Florence, Italy
E-post: antonio.garufi@inaf.it

Per-Gunnar Valegård
University of Amsterdam
E-post: p.g.valegard@uva.nl

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-post: press@eso.org

Johan Warell (press contact Sverige)
ESO Science Outreach Network
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
Email: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso2405 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.