eso1248fi — Tutkimustiedote

Jopa ruskeat kääpiöt voivat koostaa kiviplaneettoja

ALMA mittaa epäonnistuneen tähden ympäriltä kosmisen tomun hiukkasia

30. marraskuuta 2012

ALMA-teleskooppia (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) käyttävät tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa havainneet ruskeaa kääpiötä kiertävän tomukiekon ulko-osissa on samanlaisia millimetrin kokoluokan kiinteitä rakeita kuin vastasyntyneiden tähtien tiheämmissä kiekoissa. Yllättävä tulos haastaa kivisten, Maan kaltaisten planeettojen syntyteoriat ja antaa ymmärtää, että kiviplaneetat ovat maailmankaikkeudessa jopa oletettuakin yleisempiä.

Kiviplaneettojen ajatellaan muodostuvan tähteä ympäröivän materiakiekon alunperin mikroskooppisten hiukkasten törmäillessä satunnaisesti ja takertuen toisiinsa. Nämä pikkuruiset rakeet tunnetaan kosmisena tomuna ja ne ovat hyvin hienon noen tai hiesun kaltaisia. Ruskeat kääpiöt ovat tähtien kaltaisia kappaleita, jotka ovat liian pieniä loistaakseen tähtien tavoin kirkkaana. Tähtitieteilijät olettivat, että niitä ympäröivien kiekkojen ulko-osat ovat liian harvoja ja hiukkaset liian nopeita, jotta ne takertuisivat toisiinsa törmäyksissä. Vallitsevat teoriat sanovat myös, että mahdollisesti muodostuvat rakeet liikkuisivat nopeasti kohti ruskeaa kääpiötä ja katoaisivat kiekon ulko-osista, jossa niitä voitaisiin havaita.

"Olimme täysin yllättyneitä löytäessämme millimetrin kokoisia rakeita tässä pienessä, ohuessa kiekossa," sanoi yhdysvaltalaisista, eurooppalaisista ja chileläisistä tähtitieteilijöistä koostuvaa tutkimusryhmää johtava Luca Ricci (California Institute of Technology, USA). "Sen kokoisten kiinteiden rakeiden ei pitäisi pystyä muodostumaan ruskeaa kääpiötä ympäröivän kiekon kylmissä ulko-osissa, mutta vaikuttaisi siltä, että niin kuitenkin käy. Emme voi olla varmoja voisiko kokonainen kiviplaneetta kehittyä siellä, tai onko niin jo käynyt, mutta näemme sen ensi vaiheita. Niinpä meidän pitää muuttaa olettamuksiamme kiinteiden rakeiden kasvuolosuhteista," hän sanoi.

ALMA:n aikaisempia teleskooppeja suurempi erotuskyky mahdollisti tutkimusryhmän myös paikantamaan ruskeaa kääpiötä ympäröivän hiilimonoksidikaasun. Tämä oli ensimmäinen kerta, kun tällaisessa kiekossa on havaittu kylmää molekulaarista kaasua. Tämä havainto yhdessä millimetrikokoluokan rakeiden kanssa viittaa siihen, että kiekko on paljon aikaisemmin oletettua samanlaisempi nuoria tähtiä ympäröivien kiekkojen kanssa.

Ricci ja hänen kollegansa tekivät havaintonsa käyttäen osittain valmista ALMA-teleskooppia korkealla merenpinnasta, chileläisellä aavikolla. ALMA on kasvava kokoelma suuren tarkkuuden, lautasen muotoisia antenneja, jotka toimivat yhdessä suurena maailmankaikkeutta uraauurtavalla tarkkuudella ja herkkyydellä havaitsevana teleskooppina. ALMA "näkee" maailmankaikkeudesta millimetrien aallonpituuden valoa, joka on näkymätöntä ihmissilmälle. ALMA:n rakentamisen on suunniteltu valmistuvan vuonna 2013, mutta tähtitieteilijät alkoivat tehdä havaintoja osittaisella sarjalla ALMA:n lautasantenneja vuonna 2011.

Tähtitieteilijät suuntasivat ALMA:n nuoreen Käärmeenkantajan (Ophiuchus) tähdistön Rho Ophiuchi -tähtienmuodostusalueessa sijaitsevaan ruskeaan kääpiöön ISO-Oph 102, joka tunnetaan myös nimellä Rho-Oph 102. Ruskean kääpiön massa on 60 kertaa Jupiterin massa mutta vain 0.06 kertaa Auringon massa. Niinpä se on liian pieni sytyttämään ydinfuusioreaktioita, jotka saavat normaalit tähdet loistamaan. Se säteilee kuitenkin lämpöä, joka vapautuu sen hitaan gravitaatiokutistumisen myötä, sekä loistaa punaisehkoa valoa, vaikkakin paljon himmeämpänä kuin tähdet.

ALMA keräsi ruskean kääpiön lämmittämän kiekon materian säteilemää valoa suunnilleen millimetrin aallonpituudella. Kiekon rakeet eivät säteile paljoakaan omaa kokoaan suuremmilla aallonpituuksilla, joten tyypillinen kirkkauden väheneminen voidaan mitata pitemmillä aallonpituuksilla. ALMA on ideaalinen havaintolaite mittaamaan tämän vähenemän ja siten määrittämään rakeiden koon. Tähtitieteilijät vertasivat kiekon kirkkautta aallonpituuksilla 0.89 mm ja 3.2 mm. Kirkkauden vähenemä 0.89 millimetrin ja 3.2 millimetrin välillä ei ollut odotetun jyrkkä, mikä osoitti, että ainakin osa rakeista on vähintään millimetrin kokoisia.

"ALMA on tehokas uusi työkalu selvittämään planeettajärjestelmien muodostumisen arvoituksia," kommentoi tutkimusryhmän jäsen Leonardo Testi ESO:sta. "Tämän yrittäminen aikaisemmilla teleskooppisukupolvilla olisi vaatinut lähes kuukauden havaintoaikaa, mikä on käytännössä mahdottoman paljon. Käyttäen vain neljännestä ALMA:n lopullisesta antennien lukumäärästä saatoimme kuitenkin tehdä sen alle yhdessä tunnissa!" hän sanoi.

Lähitulevaisuudessa valmis ALMA-teleskooppi on riittävän tehokas saamaan aikaiseksi yksityiskohtaisia kuvia Rho-Oph 102:n ja muiden kohteiden kiekoista. Ricci selitti, "Pian kykenemme emme vain havaitsemaan pienten hiukkasten olemassaolon kiekoissa vaan myös kartoittamaan kuinka ne ovat jakaantuneet tähtiä ympäröiviin kiekkoihin ja kuinka ne vuorovaikuttavat kiekossa myös havaitsemamme kaasun kanssa. Tämä auttaa meitä ymmärtämään paremmin kuinka planeetat syntyvät."

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitetään tutkimusjulkaisussa, joka ilmestyy julkaisusarjassa Astrophysical Journal Letters.

Ricci ja Testi työskentelivät Antonella Nattan (INAF-Osservatorio Astrofisico de Arcetri), Aleks Scholzin (Dublin Institute for Advanced Studies) ja Itziar de Gregorio-Monsalvon (Joint ALMA Observatory) kanssa.

ALMA, kansainvälinen tähtitieteen tutkimuslaitos, on yhteistyöhanke johon osallistuvat Eurooppa, Pohjois-Amerikka ja Itä-Aasia yhteistyössä Chilen kanssa. ALMA:n rakentamista ja toimintaa ohjaa Euroopan osalta ESO, Pohjois-Amerikan osalta Kansallinen radiotähtitieteen observatorio (NRAO) ja Itä-Aasian osalta Japanin Kansallinen tähtitieteellinen observatorio (NAOJ). Yhteinen ALMA-observatorio (JAO) huolehtii ALMA:n rakentamisen, kokoonpanon ja operaation yhtenäisestä johdosta ja hallinnoinnista.

Euroopan eteläinen observatorio (ESO) viettää vuonna 2012 perustamisensa 50-vuotisjuhlaa. ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 39-metrin kokoista optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

Yhteystiedot

Rami Rekola
Tuorlan observatorio
Piikkiö, Finland
Puh.: +358 2 333 8981
Matkapuhelin: +358 44 967 2424
Sähköposti: rareko@utu.fi

Luca Ricci
California Institute of Technology
Puh.: +1 626 395 2460
Sähköposti: lricci@astro.caltech.edu

Leonardo Testi
ESO
Garching, Germany
Puh.: +49 89 3200 6541
Sähköposti: ltesti@eso.org

Douglas Pierce-Price
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6759
Sähköposti: dpiercep@eso.org

John Stoke
National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
Charlottesville, VA, USA
Puh.: +1 434 244 6816
Sähköposti: jstoke@nrao.edu

Tämä on ESOn lehdistötiedotteen käännös eso1248.
Bookmark and Share

Tiedotteesta

Tiedote nr.:eso1248fi
Nimi:ISO-Oph 102
Type:• Milky Way : Star : Type : Brown Dwarf
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2012ApJ...761L..20R

Kuvat

Taiteilijan näkemys ruskeaa kääpiötä ympäröivästä tomu- ja kaasukiekosta
Taiteilijan näkemys ruskeaa kääpiötä ympäröivästä tomu- ja kaasukiekosta
Taiteilijan näkemys rakeista ruskeaa kääpiötä ympäröivässä kiekossa
Taiteilijan näkemys rakeista ruskeaa kääpiötä ympäröivässä kiekossa
Ruskea kääpiö ISO-Oph 102
Ruskea kääpiö ISO-Oph 102
Ruskean kääpiön ISO-Oph 102 sijainti KäärmeRuskean kääpiön ISO-Oph 102 sijainti Käärmeenkantajan tähdistössä (Ophiuchus)enkantajan tähdistössä (Ophiuchus)
Ruskean kääpiön ISO-Oph 102 sijainti KäärmeRuskean kääpiön ISO-Oph 102 sijainti Käärmeenkantajan tähdistössä (Ophiuchus)enkantajan tähdistössä (Ophiuchus)
Laajan näkökentän, näkyvän valon näkymä Rho Opciuchi -tähtienmuodostusalueeseen
Laajan näkökentän, näkyvän valon näkymä Rho Opciuchi -tähtienmuodostusalueeseen

Videot

Kosmisten tomurakeiden kasvu ruskeaa kääpiötä ISO-Oph 102 ympäröivässä kiekossa
Kosmisten tomurakeiden kasvu ruskeaa kääpiötä ISO-Oph 102 ympäröivässä kiekossa
Taiteilijan näkemys rakeista ruskeaa kääpiötä ympäröivässä kiekossa
Taiteilijan näkemys rakeista ruskeaa kääpiötä ympäröivässä kiekossa
Ruskea kääpiö ISO-Oph 102
Ruskea kääpiö ISO-Oph 102

Katso myös