Pressemeddelelse

Exozodiakallys - en ny opdagelse fra VLTI

Måske bliver det svært at se Jordens søskende

3. november 2014

Omkring ni nære stjerner er det lykkedes astronomerne at opdage exozodiakallys der, hvor vi forventer at der er gode forhold for liv. Det er interferometeret, som opstår, når VLT teleskoperne kobles sammen, som har gjort det muligt at studere dette lysfænomen.
De samme observationer viser at uventet mange tunge stjerner har ledsagere.

Exozodiakallys er stjernelys, som bliver reflekteret fra støv i disse fjerne planetsystemer. Støvet kommer fra kollissioner imellem asteroider og fra kometer, som fordamper. Det meget støv i områder tæt omkring nogen stjerner, gør det måske sværere end ventet direkte at observere jordlignende planeter i fremtiden.

Med VLTI (Very Large Telescope Interferometer) til at observere i infrarødt lys[1], studerede astronomerne 92 nære stjerner for at finde exozodiakallys fra varmt støv i den beboelige zone omkring stjernerne. Observationerne blev kombineret med tidligere data [2], og det lykkedes at finde dette reflekterede stjernelys fra støvet, i ni tilfælde.

Ser man zodiakallys fra områder på Jorden helt fri for lysforurening, ligner det en svagt diffust hvidt skær på himlen lige når tusmørket ender, eller før morgendæmringen. Lysskæret skyldes sollys, som bliver kastet tilbage fra helt små partikler i rummet, og det ser ud som om lysskæret strækker sig i en kegle op over himlen fra det sted under horisonten, hvor Solen befinder sig. Det er ikke kun synligt fra Jorden. Det er fotograferet alle steder fra i Solsystemet, hvor der har været rumsonder.

Det, man kigger efter i denne nye undersøgelse, er en meget mere ekstrem udgave af det samme fænomen. Det er tidligere lykkedes at observere dette exozodiakallys - altså zodiakallys i andre planetsystemer - men den nuværende undersøgelse er det første større forsøg på at studere fænomenet omkring de nærmere stjerner.

I modsætning til de tidligere undersøgelser, observerede forskerholdet ikke støv, som senere vil samle sig til planeter, men støv, som er dannet ved kollisioner imellem småplaneter, som kun er få kilometer i diameter - det, som kaldes planetesimaler, og som er det samme som de store asteroider og kometkerner i Solsystemet. Det er også denne slags støv, som er årsag til zodiakallyset i Solsystemet.

"Hvis vi vil studere udviklingen af jordlignende planeter i den beboelige zone, må vi nødvendigvis observere zodiak-støvet i det område, omkring andre stjerner," siger Steve Ertel, som er hovedforfatter på artiklen, og som arbejder for ESO og for University of Grenoble i Frankrig. "Det, at finde og studere denne slags støv omkring andre stjerner, er en måde at studere opbygningen og udviklingen af planetsystemer".

Det kræver meget detaljerede observationer med højkontrast interferometri at finde svagtlysende støv tæt ved det blændende skær fra en centralstjerne. Indtil nu er infrarød interferometri den eneste måde at foretage disse målinger på. Interferometri er en teknik, hvor man kombinerer lys indsamlet samtidig fra flere forskellige teleskoper.

Ved at presse VLTI-anlægget til det yderste med hensyn til præcision og effektivitet er det lykkedes forskerholdet at nå et niveau, som ligger omkring ti gange højere end ved andre tilgængelige instrumenter.

For hver stjerne blev lyset fra Auxiliary Teleskoperne hver med spejle på 1,8 m i diameter, sendt ind i VLTI instrumentet. Ved de stjerner, hvor der var kraftigt exozodiakallys, lykkedes det både at se den udstrakte støvskive og at skille skivens lys fra stjernes dominerende stråling.[3]. 

Holdet fandt ud af, at støvet som oftest findes omkring ældre stjerner. Dette er meget overraskende, og det stiller spørgsmålstegn ved vores hidtidige opfattelse af hvordan planetsystemer opfører sig. Produktionen af nyt støv ved kollisioner burde mindskes med tiden, fordi de småplaneter eller planetesimaler, som er årsagen efterhånden bliver ødelagt netop ved disse kollisioner.

Iblandt de observerede objekter er også 14 stjerner, som har exoplaneter omkring sig. Alle planeterne befinder sig i samme område af deres planetsystem, hvor støvet er. Det betyder, at lyset fra exozodiakallys måske i fremtiden vil være en hindring for at studere planeter i det samme system.

Selv en smule af dette støv vil gøre det betydeligt sværere at studere jordlignende planeter ved direkte observationer. Lysmængden fra det støv, som er observeret i denne undersøgelse ligger 1.000 gange højere end det zodiakallys, som vi ser omkring Solen. Antageligt er der mange flere stjerner end de fundne, som har lige så meget zodiakallys, som i Solsystemet. Derfor er den aktuelle undersøgelse kun et første trin hen imod en større forståelse af exozodiakallys og dets betydning.

"Det, at vi fandt så mange stjerner med det meget kraftige exozodiakallys tyder på, at der må være rigtig mange systemer, som har mere svagtlysende støv. Selvom vi ikke i denne undersøgelse har kunnet finde dette svagtlysende støv, er det dog meget klarere end det, vi finder i Solsystemet," forklarer Olivier Absil fra Universitetet i Liège, som er medforfatter på artiklen. "Når der er den slags støv i så mange planetsystemer, kan det meget vel blive en hindring for fremtidige observationer, hvor vi gerne vil observere jordlignende exoplaneter direkte."

Noter

[1] Forskerholdet brugte VLTI instrumentet PIONIER, som er i stand til at koble alle fire Auxiliary Teleskoper på Paranalobservatoriet sammen. Det gav ikke blot en meget høj opløsning, men også meget effektive observationer. 

[2] Tidligere er der foretaget observationer med CHARA arrayet med den fiberoptiske koblingsenhed FLUOR. Det er også et optisk interferometer, som bestyres af Georgia State University's Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA).

[3] Som en sidegevinst har man med de samme observationer fundet nye, uventede ledsagestjerner til nogen af de tungeste stjerner i observationssættet. "Disse ny ledsagere antyder, at vi måske skal revidere vores hidtidige opfattelse af, hvor mange af denne stjernetype, som i virkeligheden er dobbelte," siger Lindsay Marion, som er hovedforfatter på en ledsageartikel, hvor de samme observationsdata altså bliver brugt på en helt anden måde.

Mere information

Forskningsresultaterne bliver offentliggjort i en artikel i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics, med titlen “A near-infrared interferometric survey of debris-disc stars. IV. An unbiased sample of 92 southern stars observed in H-band with VLTI/PIONIER”, af S. Ertel et al. Den supplerende artikel om ledsagestjerner findes i samme nummer af tidsskriftet under titlen "Searching for faint companions with VLTI/PIONIER. II. 92 main sequence stars from the Exozodi survey", af L. Marion et al.

Forskerholdet består af S. Ertel (Université Grenoble Alpes, Frankrig; ESO, Chile), O. Absil (University of Liège, Belgien), D. Defrère (University of Arizona, USA), J.-B. Le Bouquin (Université Grenoble Alpes), J.-C. Augereau (Université Grenoble Alpes), L. Marion (University of Liège), N. Blind (Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Tyskland), A. Bonsor (University of Bristol, United Kingdom), G. Bryden (California Institute of Technology, Pasadena, USA), J. Lebreton (California Institute of Technology), and J. Milli (Université Grenoble Alpes)

Links

• Selve artiklen  om exozodiakallyset
• Den supplerende artikel om ledsagestjerner
• Baggrundsstof om PIONIER Instrumentet

Kontakter

Ole J. Knudsen
ESON-Danmark, SAC, IDA, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: 8715 5597
Email: eson-denmark@eso.org

Steve Ertel
European Southern Observatory
Santiago, Chile
Email: sertel@eso.org

Lindsay Marion
University of Liège
Liège, Belgium
Tel: +32 4 366 97 58
Mobil: +32 472 347 742
Email: lindsay.marion@ulg.ac.be

Jean-Charles Augereau
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG)
Grenoble, France
Tel: +33 (0)4 76 51 47 86
Email: Jean-Charles.Augereau@obs.ujf-grenoble.fr

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

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso1435 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.