Tisková zpráva

ALMA zkoumá oblasti vzniku planet

Nové důkazy existence planet v discích kolem mladých hvězd

16. prosince 2015

Astronomové využívající radioteleskop ALMA našli dosud nejpřesvědčivější důkazy existence planet několikrát hmotnějších než Jupiter v discích plynu a prachu kolem čtveřice mladých hvězd. Měření vlastností plynu v okolí těchto hvězd rovněž poskytla dodatečné informace o vlastnostech těchto planet.

Planety obíhají kolem téměř každé hvězdy, astronomové ale stále přesně nerozumí tomu, jakým způsobem a za jakých podmínek planety vznikají. Aby mohli tyto otázky zodpovědět, zkoumají rotující disky plynu a prachu kolem mladých hvězd, ze kterých se planety formují. Tyto disky jsou ale malé a nacházejí se daleko od nás. Aby bylo možné odhalit jejich tajemství, museli astronomové použít unikátní schopnosti radioteleskopu ALMA.  

Vnitřní části jedné samostatné třídy těchto disků – označujeme je jako přechodové (transitional discs) – jsou v nejbližším okolí hvězdy nečekaně chudé na prachové částice. Jako vysvětlení tohoto záhadného faktu byly přijímány dvě teorie. Podle první mohly být částice původně obíhající v tomto místě zničeny intenzivním vyzařováním hvězdy nebo odfouknuty prostřednictvím hvězdného větru [1]. Druhou možností je, že vznikající mladé hmotné planety tuto část disku vyčistily při svém oběhu kolem mateřské hvězdy [2].      

Mimořádná citlivost a rozlišovací schopnost radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) nyní umožnila mezinárodnímu týmu astronomů pod vedením Nienke van der Marel (Leiden Observatory, Nizozemí) dosud nejpodrobněji zmapovat rozložení plynu a prachu ve čtveřici těchto přechodových disků [3]. A to jim umožnilo poprvé rozhodnout mezi uvedenými dvěma alternativními variantami vzniku mezer v těchto discích.  

Nové snímky ukazují, že prachových mezerách se stále vyskytuje značné množství plynu [4]. Překvapivé ale je, že i plynová složka vykazuje mezeru, která je asi třikrát menší než v případě prachu. 

A to je možné vysvětlit pouze scénářem, ve kterém nově vzniklé hmotné planety vyčistily oblast od plynu při svém oběhu kolem hvězdy, přičemž na sebe nabalují prach z rozsáhlejší oblasti [5].

Starší pozorování již naznačila, že se v prachových mezerách stále vyskytuje nějaký plyn,“ vysvětluje Nienke van der Marel. „Ale jelikož ALMA dokáže zobrazit hmotu v celém disku s mnohem lepším rozlišením, mohli jsme alternativní scénář zcela vyloučit. Existence těchto rozsáhlých mezer jasně ukazuje na přítomnost planet s hmotností několikrát převyšující Jupiter, které je vytvořily při svém pohybu diskem.“   

Je pozoruhodné, že tato významná pozorování byla získána v době, kdy polovina zařízení ALMA pracujícího na planině Chajnantor v severním Chile byla stále ve fázi konstrukce, a tedy s desetkrát horším rozlišením, než jakého je radioteleskop schopen dosáhnout dnes.

Nyní je potřeba zjistit, zda i další přechodové disky potvrzují tento planetární scénář, pozorování provedená pomocí ALMA ale každopádně poskytla astronomům další důležité informace týkající se komplexních procesů probíhajících při formování planet. 

Všechny přechodové disky s prachovou mezerou, které jsme dosud zkoumali, mají zároveň mezeru v plynné složce. S pomocí ALMA jsme nyní schopni zjistit, kde a kdy v těchto discích obří planety vznikají, a porovnat tyto výsledky s modely vzniku planet,“ říká spoluautor práce Ewine van Dishoeck (Leiden University a Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Německo) [6]. „Přímé zobrazení planet je na hranici možností našich současných přístrojů. Ale příští generace dalekohledů, na které se dnes pracuje, jako je například E-ELT, bude schopná pokročit mnohem dále. A radioteleskop ALMA nám ukáže, kam je potřeba se podívat.“

Poznámky

[1] Tento proces, který vytváří proluku disku zevnitř je označován jako fotoevaporace (photoevaporation).

[2] Je obtížné takové planety pozorovat přímo (eso1310) a předchozí výzkumy provedené na milimetrových vlnových délkách (eso1325) nedosahovaly takového rozlišení ve vnitřních částech disku, kde se planety tvoří, a kde by bylo možné mezi uvedenými variantami jednoznačně rozhodnout. V dalších studiích (eso0827) nebylo možné změřit obsah plynu v těchto discích.  

[3] Čtveřice hvězd, na které se vědci zaměřili: SR 21, HD 135344B (= SAO 206462), DoAr 44 a Oph IRS 48.

[4] Plynná složka přítomná v přechodových discích obsahuje především vodík, a její rozložení je sledováno především pomocí molekul oxidu uhelnatého (CO). 

[5] Proces zachycování prachu je vysvětlen ve zprávě eso1325.

[6] Dalšími podobnými případy jsou přechodové disky HD 142527 (eso1301, and here) a J1604-2130.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “Resolved gas cavities in transitional disks inferred from CO isotopologs with ALMA” autorů N. van der Marel a kol., který byl publikován 15. prosince ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.

Složení týmu: N. van der Marel (Leiden University, Leiden, Nizozemí; Institute for Astronomy, University of Hawaii, Honolulu, USA), E. F. van Dishoeck (Leiden University, Leiden, Nizozemí; Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Německo), S. Bruderer (Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Německo), S. M. Andrews (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Massachusetts, USA), K. M. Pontoppidan (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland, USA), G. J. Herczeg (Peking University, Beijing, Čína), T. van Kempen (Leiden University, Leiden, Nizozemí) a A. Miotello (Leiden University, Leiden, Nizozemí).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

Odkazy

Kontakty

Nienke van der Marel
Institute for Astronomy, University of Hawaii
Honolulu, USA
Email: nmarel@ifa.hawaii.edu

Ewine van Dishoeck
Leiden Observatory
Leiden, The Netherlands
Tel.: +31 71 527 5814
Email: ewine@strw.leidenuniv.nl

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

Anežka Srbljanović (press contact Česko)
ESO Science Outreach Network a Astronomical Institute of Czech Academy of Sciences
Tel.: +420 323 620 116
Email: eson-czech@eso.org

Connect with ESO on social media

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1549. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.

O zprávě

Tiskové zpráva č.:eso1549cs
Jméno:Stars
Typ:Milky Way : Star : Circumstellar Material : Disk
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
Science data:2016A&A...585A..58V

Obrázky

Představa přechodového disku kolem mladé hvězdy
Představa přechodového disku kolem mladé hvězdy
Schématický řez přechodovým diskem kolem mladé hvězdy
Schématický řez přechodovým diskem kolem mladé hvězdy
ALMA: přechodový disk kolem hvězdy HD 135344B
ALMA: přechodový disk kolem hvězdy HD 135344B
ALMA: přechodový disk kolem hvězdy DoAr 44
ALMA: přechodový disk kolem hvězdy DoAr 44

Videa

Představa přechodového disku kolem mladé hvězdy
Představa přechodového disku kolem mladé hvězdy
Představa přechodového disku kolem mladé hvězdy
Představa přechodového disku kolem mladé hvězdy