Pressemeddelelse

Solsystemer i støbeskeen

ESOs SPHERE instrument viser at skiver med planetdannelse formes efter de nye planeter

9. november 2016

Der er overraskende detaljer i de skiver omkring unge stjerner, hvor planeter er under dannelse. Med instrumentet SPHERE, på ESOs Very Large Telescope, er det lykkedes at observere de indviklede bevægelser i nogle unge planetsystemer i hidtil uset detalje. Et af planetsystemerne ændrer sig endda mens observationerne foregår. Tre hold astronomer har for nyligt offentliggjort artikler, som viser SPHEREs imponerende muligheder for at følge, hvordan planeterne påvirker den skive, hvoraf de bliver dannet. Forskerne kan følge med i den indviklede udvikling af disse nye verdener mens det sker.

Tre forskerhold har brugt SPHERE, som er et avanceret instrument til at jagte exoplaneter. Det er monteret på Very Large Telescope (VLT) på ESOs Paranal Observatorium, og formålet med undersøgelserne er at belyse ukendte træk ved udviklingen af nydannede planetsystemer. Studiet af exoplaneter er idag et af de mest dynamiske områder i moderne astronomi, fordi der i de seneste år er sket en eksplosion i antallet af kendte planeter udenfor vores eget Solsystem.

Forskerne véd idag, at planeter dannes i enorme skiver af gasarter og støv, som kredser omkring nyfødte stjerner - det, som kaldes protoplanetariske skiver. Skiverne kan række hundreder af millioner kilometer ud fra stjernen. I tidenes løb kolliderer partiklerne i disse skiver; de klistrer sig sammen, og efterhånden vokser de til himmellegemer af planetstørrelse. De finere detaljer i forløbet er dog stadig ukendte.

SPHERE en nyankommet i VLTs samling af instrumenter. Med en kombination af nye teknikker giver instrumentet en effektiv metodet til direkte at afbilde de fine detaljer i protoplanetariske skiver[1]. Vekselvirkningen imellem skiverne og de voksende planeter kan påvirke formen af skiverne, så de bliver til enorme ringe, spiralarme eller der opstår tomrum som om der er 'skygger'. Sådanne deformerede skiver er særligt interessante fordi det endnu er ukendt hvordan mekanikken i vekselvirkningen foregår; en gåde, som astronomerne er meget ivrige efter at løse. Heldigvis kan man med de særlige muligheder, som SPHERE åbner, direkte observere de særlige træk ved de forskellige protoplanetariske skiver.

Et eksempel er RXJ1615; en ung stjerne, som befinder sig i stjernebilledet Scorpius, Skorpionen, 600 lysår fra Jorden. Et forskerhold ledet af Jos de Boer fra Leidenobservatoriet i Nederlandene har fundet et komplekst system af koncentriske ringe omkring den unge stjerne. I udseende ligner det en gigantisk udgave af planeten Saturns ringe. Det er tidligere kun lykkedes en håndfuld gange at observere den slags ringe i et protoplanetarisk system, og - endnu mere spændende - det ser ud til, at systemet kun er 1,8 millioner år gammelt. I skiven ser man antydninger af, at der stadig er planeter under dannelse.

Den unge alder gør RXJ1615 til noget helt enestående. De fleste andre kendte eksempler på protoplanetariske skiver er forholdsvis gamle, eller mere udviklede. De Boers uventede opdagelse blev hurtigt suppleret af de resultater, som et andet forskerhold ledet af Christian Ginski, ligeledes fra Leidenobservatoriet. Det hold observerede den unge stjerne HD97048, i stjernebilledet Kamæleonen, men omkring 500 lysår borte. Efter omhyggelige analyser opdagede holdet, at også skiven omkring denne unge stjerne har dannet koncentriske ringe. Det er overraskende at se den store symmetri i disse to systemer, for de fleste protoplanetariske skiver indeholder en mængde asymmetriske spiralarme, tomme områder og hvirvler. Med de nye opdagelser er antallet af kendte systemer med flere meget symmetriske ringe pludselig steget betragteligt.

Et særligt flot eksempel på de mere almindelige asymmetriske skiver er fundet af et forskerhold ledet af Tomas Stolker fra Anton Pannekoek Instituttet for Astronomi i Nederlandene. Den skive ligger okring stjernen HD135344B, cirka 450 lysår væk. Stjernen er blevet studeret grundigt tidligere, men med SPHERE kan man se markante nye detaljer i den protoplanetariske skive. Man observerer en central udhuling og to tydelige strukturer, som ligner spiralarme. Teorien er, at spiralarmene er forårsaget af en eller flere tunge protoplaneter, som med tiden vil vokse sig til samme størrelse som planeten Jupiter.

Ud over spiralarmene ses fire mørke striber, som ser ud til at være skygger fra stof, som bevæger sig inde i HD135344Bs skive. En af striberne har oven i købet ændret sig en del i de måneder, der er gået imellem at systemet er blevet observeret. Det er et sjældent eksempel, hvor vi kan se udviklingen af planeter mens det foregår dybt inde i de indre dele af skiven, som vi ikke kan observere selv med SPHERE. Ud over at give os flotte billeder at se på, så giver disse flaksende skygger os også en enestående mulighed for at se, hvad der foregår i disse indre dele af skiverne.

Ligesom de koncentriske ringe, som de Boer og Ginski har fundet, så viser disse observationer fra Stolkers hold, at der til stadighed er overraskende nyt at finde i det komplekse og foranderlige miljø, som hersker i skiverne omkring de unge stjerner. Forskerholdene nærmer sig trin for trin en forståelse af, hvordan planeterne kan forme de skiver, som fra en start har formet dem - og derfor får vi en større forståelse af selve de processer, som danner planeterne.

Noter

[1] SPHERE blev taget i brug i juni 2014. Instrumentet bruger avanceret adaptiv optik til at fjerne atmosfærens forstyrrende indvirkning, en coronagraf til at blokere det meste af lyset fra den centrale stjerne, og en kombination af differentiel billedoptagelse og polarimetri (link her) at isolere lyset fra detaljerne i skiven.

Mere information

Forskningsresultaterne fra de Boer, Ginski og Stolker og deres kolleger i SPHERE-konsortiet er nu godkendte til publikation i tidsskriftet Astronomy and Astrophysics. Artiklerne har titlerne: Direct detection of scattered light gaps in the transitional disk around HD 97048 with VLT/SPHERE, Shadows cast on the transition disk of HD 135344B: Multi-wavelength VLT/SPHERE polarimetric differential imaging, og Multiple rings in the transition disk and companion candidates around RX J1615.3-3255: High contrast imaging with VLT/SPHERE. Alle tre artikler er resultater af SPHERE GTO programmet, under ledelse af Carsten Dominik, Amsterdams Universitet.

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Brazilien, Danmark, Finland, Frankrig, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. ESO har et ambitiøst program, som gør det muligt for astronomer at gøre vigtige videnskabelige opdagelser. Programmet har focus på design, konstruktion og drift af stærke jordbaserede observatorier. Desuden har ESO en ledende rolle i formidling og organisering af samarbejde omkring astronomisk forskning. ESO driver tre enestående observatorier i verdensklasse i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO VLT, Very Large Telescope, som er verdens mest avancerede observatorium for synligt lys, samt to oversigtsteleskoper. VISTA, som observerer i infrarødt, er verdens største oversigtsteleskop, og VLT Survey Teleskopet er det største teleskop bygget til at overvåge himlen i synligt lys. ESO er en af de største partnere i ALMA, som er det største eksisterende astronomiprojekt. For tiden bygges E-ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

Links

• Originalartiklen fra Jos de Boer et al.
• Originalartiklen fra Christian Ginski et al.
• Originalartiklen fra Tomas Stolker et al.

Kontakter

Tomas Stolker
Anton Pannekoek Institute for Astronomy
Amsterdam, the Netherlands
Tel: +3120525 8152
E-mail: T.Stolker@uva.nl

Jos de Boer
Leiden University
Leiden, the Netherlands
Tel: +31715278139
E-mail: deboer@strw.leidenuniv.nl

Christian Ginski
Leiden University
Leiden, the Netherlands
Tel: +31715278139
E-mail: ginski@strw.leidenuniv.nl

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

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 eso1640 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.