Pressemeddelelse

ALMA kaster lys over nærtliggende planetsystem

12. april 2012

Et nyt observatorium, der stadig er under konstruktion, har givet astronomerne et stort gennembrud i forståelsen af et nærtliggende planetsystem og har givet værdifulde fingerpeg om, hvordan sådanne systemer dannes og udvikler sig. Astronomer har ved at bruge Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) opdaget, at planeter, der kredser om stjernen Fomalhaut, må være meget mindre end oprindeligt antaget. Det er det første videnskabelige resultat, der offentliggøres fra ALMA i den første observationsperiode, som har været åben for astronomer fra hele verden.

Opdagelsen er gjort mulig takket været usædvanligt skarpe ALMA-billeder af en skive eller rettere en ring af støv omkring stjernen Fomalhaut, der ligger omtrent 25 lysår fra Jorden. Billederne hjælper med at løse en strid blandt tidligere observatører af systemet. ALMA-billederne viser, at både den indre og ydre kant af den tynde støvskive er meget skarp. Dette faktum kombineret med computersimuleringer har  ført forskerne til den konklusion, at støvpartiklerne i skiven holdes på plads af tyngdepåvirkningen fra to planeter – en der er tættere på stjernen end skiven og en der er længere væk [1].

Deres beregninger giver også den sandsynlige størrelse på planeterne – større end Mars, men højest nogle få gange større end Jorden. Det er meget mindre end astronomerne hidtil har antaget. I 2008 afslørede et billede taget af NASA/ESA Rumteleskopet Hubble den inderste planet, som man på det tidspunkt mente, var større end Saturn – den næststørste planet i vores Solsystem. Men senere observationer med infrarøde teleskoper kunne ikke finde planeten.

Denne mangel på bekræftelse fik nogle astronomer til at tvivle på om planeten på Hubble-billedet overhovedet fandtes. Desuden var Hubble-billedet optaget i synligt lys, og derfor kun følsomt overfor meget små støvkorn, der er skubbet udad af stjernens stråling, så støvskivens struktur er udtværet på billedet. ALMA-observationerne er lavet ved bølgelængder, der er længere end bølgelængden for synligt lys, og viser større støvkorn – omkring 1 millimeter i diameter – som ikke flyttes af stjernens stråling. De afslører klart skivens skarpe kanter og ringagtige struktur, som tyder på tyngdepåvirkningen fra to planeter.

”Ved at kombinere ALMA-observationerne af ringens form med computermodeller, kan vi fastsætte meget snævre intervaller for massen og banen af enhver planet i nærheden af ringen,” siger Aaron Boley (Sagan Fellow ved University of Florida, USA), som var leder af undersøgelsen. ”Masserne på disse planeter må være små; ellers ville planeterne ødelægge ringen,” tilføjer han. Ifølge forskerne kan planeternes beskedne størrelse forklare, hvorfor de tidligere infrarøde observationer ikke kunne finde dem.

ALMA-resultaterne viser, at ringens bredde er omkring 16 gange afstanden fra Solen til Jorden, og at den kun er en syvendedel så tyk, som den er bred. ”Ringen er endnu smallere og tyndere end hidtil antaget,” siger Matthew Payne, der også er fra University of Florida.

Ringens afstand til stjernen er omkring 140 gange afstanden mellem Solen og Jorden. I vores eget Solsystem er Pluto omkring 40 gange længere væk fra Solen end Jorden. ”På grund af den ringe størrelse af planeterne i nærheden af denne ring og deres store afstand fra deres værtsstjerne, er de blandt de koldeste planeter, der endnu er fundet i kredsløb om en almindelig stjerne,” tilføjer Aaron Boley.

Forskerne observerede Fomalhuat-systemet i september og oktober 2011, hvor kun omkring en fjerdedel af ALMAs planlagte 66 antenner var til rådighed. Når byggeriet er færdigt næste år, vil hele systemet være meget mere ydedygtigt. Selv i denne tidlige videnskabelige fase, har ALMA imidlertid været effektivt nok til at se den afslørende struktur, der havde skjult sig for tidligere millimeterbølge-observatører.

”ALMA er godt nok stadig under opbygning, men det er allerede det mest kraftfulde teleskop af sin art. Dette er blot begyndelsen på en spændende ny æra indenfor studiet af skiver og planetdannelse omkring andre stjerner,” konkluderer ESO-astronom og holdmedlem Bill Dent (ALMA, Chile).

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en international astronomifacilitet, er et partnerskab mellem Europa, Nordamerika og Østasien i samarbejde med Chile. ALMA er i Europa finansieret af Europæisk Syd Observatorium (ESO), i Nordamerika af det amerikanske National Science Foundation (NSF) i samarbejde med National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC). I Østasien er ALMA finansieret af National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan i samarbejde med Academia Sinica (AS) i Taiwan. Konstruktionen og driften af ALMA ledes i Europa af ESO, i Nordamerika af National Radio Astronomy Observatory (NRAO), der styres af Associated Universities, Inc. (AUI), og i Østasien af National Astronomical Oberservatory of Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) står for den samlede ledelse og overordnede styring af konstruktionen, ibrugtagningen og driften af ALMA.

Noter

[1] Planeter eller måners evne til at holde kanterne på en støvring skarpe blev første gang set, da Voyager-rumsonderne fløj forbi Saturn og optog detaljerede billeder af planetens ringsystem. Et andet eksempel i vores Solsystem er ringen omkring Uranus, der afskæres skarpt af månerne Cordelia og Ophelia, på nøjagtig samme måde som ALMA-observatørerne mener, at det sker for ringen omkring Fomalhaut. Månerne der holder på disse planeters ringe kaldes ”hyrdemåner”.

Månerne eller planeterne, der holder på sådanne støvringe, gør det ved hjælp af tyngdekraften. En planet på indersiden af ringen, kredser hurtigere om stjernen end støvpartiklerne i ringen. Dens tyngdekraft tilfører energi til partiklerne og skubber dem udad. En planet på ydersiden bevæger sig langsommere end støvpartiklerne, og dens tyngdekraft reducerer energien af partiklerne, så de falder en smule indad.

Mere information

Disse resultater præsenteres i artiklen “Constraining the Planetary System of Fomalhaut Using High-Resolution ALMA Observations” af A. Boley m.fl., der udkommer i Astrophysical Journal Letters.

Holdet består af A. C. Boley (University of Florida, Gainesville, USA), M. J. Payne (University of Florida), S. Corder (North American ALMA Science Center, Charlottesville, USA), W. Dent (ALMA, Santiago, Chile), E. B. Ford (University of Florida) og M. Shabram (University of Florida).

I år 2012 er der 50-års jubilæum for grundlæggelsen af det Europæiske Syd Observatorium (ESO). ESO er den mest fremtrædende internationale astronomi-organisation i Europa og verdens mest produktive astronomiske observatorium. ESO har i dag følgende 15 medlemslande: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrig, Holland, Italien, Portugal, Schweiz og Storbritannien, Spanien, Sverige, Tjekkiet, Tyskland og Østrig. ESO’s aktiviteter er fokuseret på design, konstruktion og drift af jordbaserede observationsfaciliteter for at muliggøre vigtige videnskabelige opdagelser inden for astronomi. ESO spiller også en ledende rolle for at fremme og organisere samarbejdet inden for astronomisk forskning. I Chile driver ESO tre unikke observatorier i verdensklasse: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope (VLT), der er verdens mest avancerede astronomiske observatorium til observationer i synligt lys samt to kortlægningsteleskoper. VISTA arbejder i infrarødt lys og er verdens største kortlægningsteleskop, mens VLT Survey Telescope (VST) er det største teleskop, der udelukkende er bygget til at kortlægge himlen i synligt lys. ESO er den europæiske partner i et revolutionerede astronomisk teleskop kaldet ALMA, det største igangværende astronomiske projekt. ESO planlægger i øjeblikket et 40 meter optisk/nær-infrarødt teleskop kaldet European Extremely Large Telescope (E-ELT), der vil blive ”verdens største øje mod himlen”.

Links

• Videnskabelig artikel
• ESO ALMA websider
• Billeder af ALMA

Kontakter

Aaron. C. Boley
University of Florida
Gainesville, USA
Tel: +1 352 294 1844
E-mail: aaron.boley@astro.ufl.edu

William Dent
Joint ALMA Observatory
Santiago, Chile
Tel: +56 2 467 6249
Mobil: +56 9 827 9537
E-mail: wdent@alma.cl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
E-mail: rhook@eso.org

Dave Finley
Public Information Officer, National Radio Astronomy Observatory
Socorro, USA
Tel: +1 575 835 7302
E-mail: dfinley@nrao.edu

Masaaki Hiramatsu
Education & Public Outreach Officer, National Astronomical Observatory of Japan
Japan
Tel: +81 422 34 3900 ext.3150
E-mail: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp

William Garnier
Education and Public Outreach Officer, Joint ALMA Observatory
Santiago, Chile
Tel: +56 2 467 6119
E-mail: wgarnier@alma.cl

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1216 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.