eso1248no — Pressemelding

Selv brune dverger kan fostre steinplaneter

ALMA studerer kosmiske støvkorn rundt mislykket stjerne

30 November 2012

Ved hjelp av Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) har astronomer for første gang oppdaget at de ytre delene av en støvete skive omkring en brun dverg inneholder millimeterstore støvkorn av den typen man finner i tettere skiver rundt nyfødte stjerner. Det overraskende funnet utfordrer teorier om hvordan steinplaneter på størrelse med Jorda dannes. Det kan hende steinplaneter er enda mer vanlige i universet enn forventet.

Steinplaneter antas å dannes ved at det som opprinnelig er mikroskopiske partikler i støvskiven rundt en stjerne, kolliderer og kittes sammen. Disse ørsmå kornene, kalt kosmisk støv, minner om svært fin sand eller sot. I området rundt en brun dverg – et stjernelignende objekt som er for lite til å kunne lyse sterkt som en vanlig stjerne – forventer imidlertid astronomene ikke at støvkornene vil vokse seg større. Årsaken er at skiven inneholder for lite materiale, samt at partiklene beveger seg for hurtig til at de klarer å klebre seg sammen etter å ha kollidert. Dessuten sier gjeldende teorier at eventuelle støvkorn som faktisk blir dannet, raskt vil bevege seg innover mot den brune dvergen og dermed vekk fra de ytre delene av skiven hvor astronomene kan registrere dem. Men ny forskning viser at disse antagelsene ikke holder vann.

"Vi ble mildt sagt overrasket over å finne millimeterstore støvkorn i den tynne, lille skiven rundt den brune dvergen," sier Luca Ricci ved California Institute of Technology i USA. Han ledet et team av astronomer fra USA, Europa og Chile. "Faste partikler av denne størrelsen burde ikke kunne dannes i de ytre, kalde delene av en skive omkring en brun dverg. Men det kan de tydeligvis! Vi vet ikke om en hel steinplanet kan vokse fram eller allerede er dannet der, men vi ser i alle fall de første stegene i denne prosessen. Vi må derfor endre antagelsene våre om hvilke forhold som kreves for at faste legemer skal kunne dannes."

ALMAs gode oppløsning sammenlignet med tidligere teleskoper gjorde det dessuten mulig for forskerteamet å påvise karbonmonoksidgass rundt den brune dvergen. Det er første gang kald molekylær gass er observert i en slik skive. Dette funnet, sammen med oppdagelsen av de millimeterstore partiklene, tyder på at skiven ligner mye mer på de skivene som sees rundt unge stjerner enn det man tidligere har antatt.

Ricci og kollegaene gjorde undersøkelsene med det delvis komplette ALMA-teleskopet drøyt 5000 moh. i den chilenske ørkenen. ALMA består av et økende antall toppmoderne parabolantenner som er koblet sammen og fungerer som ett stort teleskop for å kunne observere universet med banebrytende oppløsning og følsomhet. ALMA "ser" universet i lys med millimeterbølgelengder, som er usynlig for det menneskelige øye. Teleskopet ventes å stå ferdig i 2013. De første vitenskapelige observasjoner med et mindre antall antenner begynte allerede i 2011.

Astronomene pekte ALMA mot den unge brune dvergen ISO-Oph 102, også kalt Rho-Oph 102, i stjernedannelsesregionen Rho Ophiuchi i stjernebildet Slangebæreren (Ophiuchus på latin). Dens masse er om lag 60 ganger større enn Jupiters, men bare 0,06 ganger Solas. Den brune dvergen har derfor ikke tilstrekkelig masse til å sette i gang de termonukleære kjernereaksjonene som får vanlige stjerner til å skinne. Den sender imidlertid ut varme frigjort av gravitasjonskraften som presser den litt sammen. Den lyser med en rødaktig farge, dog veldig mye svakere enn en ekte stjerne.

Under observasjonene registrerte ALMA lys med bølgelengder på om lag en millimeter. Strålingen kom fra materialet i skiven, som blir varmet opp av den brune dvergen i midten. De små partiklene i skiven sender imidlertid ut lite stråling på bølgelengder lengre enn sin egen størrelse. Det gjør at man ser et karakteristisk fall i lysstyrke ved målinger på lengre bølgelengder. ALMA passer perfekt til å måle denne lysstyrkereduksjonen og dermed undersøke størrelsen på støvkornene. Astronomteamet sammenlignet skivens lysstyrke på to bølgelengder ­– 0,89 mm og 3,2 mm. Fallet i lysstyrke fra 0,89 mm til 3,2 mm var ikke så stort som forventet, noe som innebærer at i alle fall noen av partiklene har en størrelse på rundt en millimeter eller mer.

"ALMA er et nytt og kraftig verktøy for å løse mysteriene knyttet til dannelsen av planetsystemer," kommenterer teammedlem Leonardo Testi fra ESO. "Skulle vi gjort undersøkelsene med forrige generasjons teleskoper, ville vi trengt bortimot en måneds observasjonstid, noe som i praksis ville vært umulig. Men ved bruk av kun en fjerdedel av ALMAs endelige antall antenner, klarte vi å utføre observasjonene på under en time!"

Om ikke lenge vil det ferdigstilte ALMA-teleskopet være kraftig nok til å lage detaljerte bilder av skivene rundt Rho-Oph 102 og andre objekter. "Snart vil vi være i stand til ikke bare å bevise tilstedeværelsen av små partikler i slike skiver, men i tillegg kartlegge hvordan de er fordelt utover i planetskiven og hvordan de vekselvirker med gassen som vi også har funnet i der. Det vil hjelpe oss med å bedre forstå hvordan planeter blir til," avslutter Ricci.

Mer informasjon

Denne studien presenteres i en forskningsartikkel i journalen Astrophysical Journal Letters.

Ricci og Testi samarbeidet med Antonella Natta ved INAF-Osservatorio Astrofisico de Arcetri, Aleks Scholz ved Dublin Institute for Advanced Studies, og Itziar de Gregorio-Monsalvo ved Joint ALMA Observatory.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) er et internasjonalt samarbeid mellom Europa, Nord-Amerika og Øst-Asia, i samarbeid med Chile. Byggingen og driften av ALMA ledes i Europa av ESO, i Nord-Amerika av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), og i Øst-Asia av National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) står for den overordnede ledelse og administrasjon av byggefasen, oppstart og drift av ALMA.

I 2012 feirer European Southern Observatory (ESO) 50-årsjubileum. ESO er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. Organisasjonen er finansiert av 15 land: Belgia, Brasil, Danmark, Finland, Frankrike, Italia, Nederland, Portugal, Spania, Storbritannia, Sveits, Sverige, Tsjekkia, Tyskland og Østerrike. ESOs ambisiøse virksomhet fokuserer på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for å muliggjøre banebrytende vitenskapelige oppdagelser. ESO spiller også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning. ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. Ved Paranal driver ESO Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og to såkalte kartleggingsteleskop. VISTA observerer i infrarødt og er verdens største kartleggingsteleskop, mens VLT Survey Telescope er det største teleskopet som er designet utelukkende for himmelkartlegginger i synlig lys. ESO er den europeiske partner i et revolusjonerende teleskop kalt ALMA, nåtidens største astronomiprosjekt. ESO planlegger for tiden et ekstremt stort optisk/nær-infrarødt teleskop som har fått betegnelsen E-ELT: European Extremely Large Telescope. Med en speildiameter på rundt 39 meter vil dette bli det største "øye" i verden som skuler opp på himmelen.

Linker

Kontakter

Jan-Erik Ovaldsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Andreas O. Jaunsen
Oslo, Norge
E-post: eson-norway@eso.org

Luca Ricci
California Institute of Technology
Tlf.: +1 626 395 2460
E-post: lricci@astro.caltech.edu

Leonardo Testi
ESO
Garching, Germany
Tlf.: +49 89 3200 6541
E-post: ltesti@eso.org

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

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

Dette er en oversettelse av ESOs pressemelding eso1248 i regi av ESON, et nettverk av personer i ESOs medlemsland (samt noen utenfor ESO, som Norge) som fungerer som lokale mediekontakter i forbindelse med pressemeldinger og andre nyheter fra ESO. Norske kontakter er Jan-Erik Ovaldsen og Andreas O. Jaunsen. Pressemeldingen er oversatt av JEO.
Bookmark and Share

Om pressemeldingen

Pressemld. nr.:eso1248no
Navn:ISO-Oph 102
Type:• Milky Way : Star : Type : Brown Dwarf
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2012ApJ...761L..20R

Bilder

Kunstnerisk framstilling av støv- og gasskiven rundt en brun dverg
Kunstnerisk framstilling av støv- og gasskiven rundt en brun dverg
Kunstnerisk framstilling støvkornene i skiven rundt en brun dverg
Kunstnerisk framstilling støvkornene i skiven rundt en brun dverg
Den brune dvergen ISO-Oph 102
Den brune dvergen ISO-Oph 102
Posisjonen til den brune dvergen ISO-Oph 102 i stjernebildet Slangebæreren
Posisjonen til den brune dvergen ISO-Oph 102 i stjernebildet Slangebæreren
Vidvinkelbilde i synlig lys av stjernedannelsesregionen Rho Ophiuchi
Vidvinkelbilde i synlig lys av stjernedannelsesregionen Rho Ophiuchi

Videoer

Framveksten av kosmisk støvkorn i skiven rundt den brune dvergen ISO-Oph 102
Framveksten av kosmisk støvkorn i skiven rundt den brune dvergen ISO-Oph 102
Kunstnerisk framstilling støvkornene i skiven rundt en brun dverg
Kunstnerisk framstilling støvkornene i skiven rundt en brun dverg
Den brune dvergen ISO-Oph 102
Den brune dvergen ISO-Oph 102

Se også