Tisková zpráva

Pozor mezera!

VLT nalezl stopy po planetách v mladých plynových discích

8. září 2008

Astronomové prostudovali protoplanetární disky okolo mladých, Slunci podobných hvězd. Díky kombinaci důmyslných postupů a možností VLT mohli tyto disky prozkoumat v nebývalých detailech a odhalit tak pohyb a rozložení plynu v jejich vnitřních částech.

Na planetách mohou existovat jiné formy života, proto je studium exoplanet v současné astronomii jedním z nejčastějších témat. K dnešku známe více jak 300 planet, které obíhají okolo jiné hvězdy, než je naše Slunce. Jde o velice pestré světy. Astronomové však nestudují pouze systémy, kde jsou planety již zformovány, ale získávají také důležité informace ze systémů, ve kterých se planety teprve formují z plynných disků okolo mladých hvězd. „Jako bychom cestovali zpět v čase o 4,6 miliardy let a pozorovali formování planet naší vlastní Sluneční soustavy,“ říká vedoucí výzkumu Klaus Pontoppidan z Caltech (California Institute of Technology).

Pontoppidan se svými kolegy analyzoval tři mladé, Slunci podobné, hvězdy, obklopené plynným diskem, ze kterého se mohou zformovat planety. Disky jsou staré pouze několik miliónů let a nacházejí se v nich prachu zbavené mezery a díry – stopy poukazující na možnou přítomnost planety. Výsledek práce potvrzuje jednak přítomnost plynu v mezerách mezi prachem a také umožňuje určit orientaci disku i rozložení plynu v disku. V oblastech, ze kterých byl prach odstraněn, se molekulární plyn stále hojně vyskytuje. Může to znamenat, že se prach shlukl a vytvořil zárodky planet, anebo že je planeta již vytvořena a právě čistí své okolí od plynu v disku. [1]

V případě hvězdy SR 21 je pravděpodobným vysvětlením jevu přítomnost hmotného obra, jenž obíhá ve vzdálenosti menší, než je 3,5 násobek vzdálenosti mezi Zemí a Sluncem (3,5 x 1 AU). U hvězdy HD 135344B by zase planeta mohla obíhat ve vzdálenosti 10 až 20 AU. Z pozorování třetí hvězdy (TW Hydrae) lze rovněž usuzovat na přítomnost jedné či dvou planet. „Naše pozorování na VLT s přístrojem CRIRES jasně ukazují, že disky okolo těchto tří hvězd podobných Slunci se výrazně liší, výsledkem čehož budou pravděpodobně tři zcela odlišné planetární systémy,“ shrnuje práci Pontoppidan. „Příroda se očividně nerada opakuje.“ [2]

„Naše a podobná pozorování doplní v budoucnu práci na observatoři ALMA. Zde bude možné pozorovat disky do všech detailů a v jiném měřítku,“ dodává Ewine van Dishoeck z Leiden Observatory, spolupracovník Pontoppidana. Studium mezer v prachových discích o velikosti Sluneční soustavy u hvězd vzdálených až 400 světelných let je obtížný úkol, který si žádá nápaditá řešení a nejlepší dostupnou techniku. „Při použití tradičních metod zobrazení nemůžeme doufat, že na objektech tak vzdálených spatříme výrazné detaily,“ vysvětluje van Dishoeck. „S interferometrií pořídíme lépe, ale pro změnu nemůžeme sledovat pohyb plynu.“ [3]

Astronomové používají pro zobrazení vnitřních částí disku, kde mohou vznikat Zemi podobné planety, techniku známou jako spektro-astrometrické zobrazení. Mohou tak měřit vzdálenosti odpovídající jedné desetině AU a současně i rychlost plynu. „Při určitém nastavení přístroje a s použitím adaptivní optiky je technika pozorování velmi pohodlná. Spektro-astrometrické zobrazení s přístrojem CRIRES se proto dá využívat v běžné praxi,“ říká člen týmu Alain Smette z ESO. [4]

 

Poznámky

Pontoppidan, K. M. et. al. 2008, Spectro-Astrometric Imaging of Molecular Gas Within Protoplanetary Disk Gaps, Astrophysical Journal, 684, 1323, 10 September 2008. Team members are Klaus M. Pontoppidan, Geoffrey A. Blake, and Michael J. Ireland (California Institute of Technology, Pasadena, USA), Ewine F. van Dishoeck (Leiden Observatory, The Netherlands, and Max-Planck-Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Germany - MPE), Alain Smette (ESO, Chile), and Joanna Brown (MPE).

[1] The discs are about an hundred astronomical units (AU - the mean distance between the Earth and the Sun, or 149.6 million kilometres) across, but the stars are more than 200 light-years away (one light-year is 200 000 AU). To resolve structures on 1 AU scales in these systems corresponds to reading the license plate on a car at a distance of 2000 km - roughly the distance from Stockholm to Lisbon.

[2] CRIRES, the near-infrared spectrograph attached to ESO's Very Large Telescope, is fed from the telescope through an adaptive optics module which corrects for the blurring effect of the atmosphere and so makes it possible to have a very narrow slit with a high spectral dispersion: the slit width is 0.2 arcsecond and the spectral resolution is 100 000. Using spectro-astrometry, an ultimate spatial resolution of better than 1 milli-arcsecond is achieved.

[3] The core of the spectro-astrometry imaging technique relies on the ability of CRIRES to be positioned very precisely on the sky, while retaining the ability to spread the light into a spectrum so that wavelength differences of 1 part in 100 000 can be detected. More precisely, the astronomers measure the centroid in the spatial direction of a spectrally resolved emission line: effectively, astronomers take a sharp emission line - a clear fingerprint of a molecule in the gas - and use data from several slit positions to locate the sources of particular emission lines, and hence to map the distribution of the gas with much greater precision than can be achieved by straightforward imaging. The astronomers have obtained spectra of the discs centred at wavelengths of 4.715 microns at 6 different position angles.

[4] Alain Smette is the CRIRES Instrument Scientist.

 

Kontakty

Klaus Pontoppidan
California Institute of Technology
Pasadena, USA
Tel.: +1 626 395 4900
Mobil: +1 626 679 5793
Email: pontoppi@gps.caltech.edu

Ewine van Dishoeck
Leiden University
Leiden, Netherlands
Tel.: +31 71 527 58 14
Email: ewine@strw.leidenuniv.nl

Connect with ESO on social media

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso0827. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.