eso1333is — Fréttatilkynning

Snjór í ungu sólkerfi

Snælína markar myndunarsvæði reikistjarna og halastjarna

18. júlí 2013

Í fyrsta sinn hefur mynd náðst af snælínu í ungu og fjarlægu sólkerfi. Snælínan er í skífu í kringum stjörnuna TW Hydrae, sem líkist sólinni okkar, og mun hún veita okkur mikilvægar upplýsingar um myndun reikistjarna og halastjarna og þá þætti sem ákvarða efnasamsetningu þeirra, sem og upplýsingar um sögu okkar sólkerfis. Niðurstöðurnar eru birtar í dag í Science Express.

Stjörnufræðingar sem notuðu Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), hafa náð fyrstu myndunum af snælínu í ungu sólkerfi. Á Jörðinni er snælína á hálendi þar sem fallandi hitastig breytir raka í loftinu í snjó. Snælína er oftast augljós í fjöllum þar sem efsti hluti fjallsins verður snæviþakinn á meðan fjallshlíðin fyrir neðan er auð.

Snælínur umhverfis ungar stjörnur verða til á samskonar hátt, í fjarlægum og köldum svæðum rykskífunnar sem sólkerfi varð til úr. Í vaxandi fjarlægð frá stjörnunni frýs vatn (H2O) fyrst og myndar fyrstu snælínuna. Lengra frá stjörnunni, þegar hitastigið hefur lækkað enn frekar, frjósa sameindir eins og koldíoxíð (CO2), metan (CH4) og kolmónoxíð (CO). Þessar frosnu sameindir leggjast sem hrímhjúpur á rykagnir og veitir þeim þann mikilvæga eiginleika að sundrast síður við árekstra. Það gerir rykinu kleift að verða að nauðsynlegum byggingareiningum reikistjarna og halastjarna. Snjórinn eykur líka magn fastra efna og getur hraðað myndunarferli reikistjarna töluvert.

Hver þessara mismunandi snælína — vatns, koldíoxíðs, metans og kolmónoxíðs — gæti tengst myndun tiltekinna tegunda reikistjarna [1]. Í kringum stjörnu sem líkist sólinni og í sólkerfi sem svipar til okkar sólkerfis, er snælína vatns nokkurn veginn á milli Mars og Júpíters en snælína kolmónoxíðs er við braut Neptúnusar.

Snælínan sem ALMA kom auga á, er snælína kolmónoxíðs í kringum TW Hydrae, unga stjörnu í 175 ljósára fjarlægð frá Jörðinni. Stjörnufræðingar telja að þetta sólkerfi líkist á margan hátt sólkerfinu okkar þegar það var aðeins nokkurra milljón ára gamalt.

„ALMA hefur veitt okkur fyrstu myndina af snælínu í kringum unga stjörnu. Það er mjög spennandi því það segir okkur sitthvað um árdaga okkar sólkerfis,“ sagði Chunhua „Charlie“ Qi (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics í Cambridge í Bandaríkjunum), einn tveggja aðalhöfunda greinar um rannsóknina. „Við sjáum nú áður óséð smáatriði í ísköldum ytri svæðum sólkerfis sem líkist sólkerfinu okkar.“

Snælína kolmónoxíðs gæti haft aðrar afleiðingar í för með sér en aðeins myndun reikistjarna. Til að mynda metanól, byggingareiningu flókinna lífrænna efnasambanda sem eru nauðsynlegar lífi, þarf kolmónoxíðís. Ef halastjörnur flytja þessar sameindir til reikistjarna sem eru að myndast og líkjast Jörðinni, væru þessar reikistjörnur þá komnar með nauðsynleg hráefni í líf.

Þetta er í fyrsta sinn sem mynd næst af snælínu í kringum unga stjörnu. Snælínur myndast alltaf á tiltölulega mjóu svæði í miðfleti efnisskífu, svo lengi vel var ekki hægt að finna nákvæma staðsetningu og umfang þeirra. Fyrir ofan og neðan þetta mjóa svæði þar sem snælínan er, kemur hiti frá stjörnunni í veg fyrir að ís myndist. Samsöfnun ryks og gass í miðfletinum er nauðsynleg til að einangra svæðið frá geislun, svo kolmónoxíð og aðrar gastegundir geti kólnað og frosið.

Stjörnufræðingunum tókst með snjallri aðferð að skyggnast inn í skífuna á þann stað þar sem snjór hefur myndast. Í stað þess að leita að snjónum — ekki er hægt að greina hann beint — leituðu þeir að sameind sem kallast diazenýlíum (N2H+) sem er áberandi á millímetrasviði rafsegulrófsins og því kjörið viðfangsefni fyrir sjónauka eins og ALMA. Þessi sameind er borthætt og eyðileggst auðveldlega í návist kolmónoxíðsgass. Það ætti því aðeins að finnast í mælanlegu magni á stöðum í skífunni þar sem kolmónoxíð er frosið og gæti þar af leiðandi ekki sundrað því. Í raun og veru er lykillinn að því að finna snælínu kolmónoxíðs sá að finna diazenýlíum.

ALMA hefur einstaka næmni og greinigæði sem gerði stjörnufræðingunum kleift að rekja tilvist og dreifingu diazenýlíums og koma auga á greinileg mörk í um það 30 stjarnfræðieininga fjarlægð frá stjörnunni (30 föld fjarlægðin milli Jarðar og sólar). Þetta gefur í raun og veru neikvæða mynd af kolmónoxíðsnjó í skífunni í kringum TW Hydrae sem síðan má nota til að sjá snælínu kolmónoxíðs nákvæmlega þar sem kenningar spá fyrir um að hún ætti að vera — við innri brún diazenýlíum hringsins.

„Við notuðum aðeins 26 af 66 loftnetum ALMA fyrir þessar mælingar. Í öðrum mælingum er ALMA þegar farin að sjá merki um snælínur í kringum aðrar stjörnur, svo við erum sannfærð um að í framtíðinni muni mælingar með röðinni allri leiða í ljós miklu meiri, betri og áhugaverðari sýn á myndun og þróun reikistjarna. Bíðið bara og sjáið,“ segir Michiel Hogerheijde við Leiden stjörnustöðina í Hollandi, að lokum.

Skýringar

[1] Þurrar bergreikistjörnur myndas til dæmis fyrir innan snælínu vatns (næst stjörnunni) þar sem aðeins ryk getur verið til staðar. Í hinum endanum eru ísrisarnir, reikistjörnur sem mynduðust fyrir utan snælínu kolmónoxíðs.

Frekari upplýsingar

ALMA er samstarfsverkefni Evrópu, Norður Ameríku og Austur Asíu í samvinnu við Chile. Í Evrópu er verkefnið fjármagnað af ESO, í Norður Ameríku af National Science Foundation (NSF) í samstarfi við National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og í Austur Asíu af National Insitutes of Natural Sciences (NINS) í Japan í samstarfi við Academia Sinica (AS) í Taívan. ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd Evrópu en National Radio Astronomy Observatory (NRAO), sem lýtur stjórn Associated Universities, Inc. (AUI), fyrir hönd Norður Ameríku og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) fyrir hönd austur Asíu. Samþætt stjórnun á smíði, prófun og rekstri ALMA er í umsjá Joint ALMA Observatory (JAO).

Þessi rannsókn er kynnt í grein sem birtist 18. júlí 2013 í tímaritinu Science Express.

Í rannsóknarhópnum eru C. Qi (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics í Bandaríkjunum), K. I. Öberg (Departments of Chemistry and Astronomy, University of Virginia í Bandaríkjunum), D. J. Wilner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics í Bandaríkjunum), P. d’Alessio (Centro de Radioastronomía y Astrofisica, Universidad Nacional Autónoma de México í Mexíkó), E. Bergin (Department of Astronomy, University of Michigan í Bandaríkjunum), S. M. Andrews (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics í Bandaríkjunum), G. A. Blake (Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology í Bandaríkjunum), M. R. Hogerheijde (Leiden Observatory, Leiden University í Hollandi) og E. F. van Dishoeck (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics í Þýskalandi).

Qi og Öberg eru aðalhöfundar greinarinnar um rannsóknina.

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Chunhua Qi
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, Mass., USA
Sími: +1 617 495 7087
Tölvupóstur: cqi@cfa.harvard.edu

Michiel Hogerheijde
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Sími: +31 6 4308 3291
Tölvupóstur: michiel@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6655
Farsími: +49 151 1537 3591
Tölvupóstur: rhook@eso.org

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1333.
Bookmark and Share

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1333is
Nafn:TW Hydrae
Tegund:• Milky Way : Star : Circumstellar Material
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2013Sci...341..630Q

Myndir

Teikning listamanns af snælínum umhverfis TW Hydrae
Teikning listamanns af snælínum umhverfis TW Hydrae
Ljósmynd ALMA af snælínu kolmónoxíðs
Ljósmynd ALMA af snælínu kolmónoxíðs
Fjarlægð snælínunnar í samanburði við sólkerfið okkar
Fjarlægð snælínunnar í samanburði við sólkerfið okkar

Sjá einnig