Pressemeddelelse

Skive med unge planeter flået istykker af tre centralstjerner

3. september 2020

Et hold astronomer har fundet det første direkte bevis på, at grupper af stjerner kan ødelægge deres skive med planetdannelse, så den bliver forvredet og får hældende ringe. De ny resultater viser, at der kan dannes eksotiske planeter, som måske ligner Tatooine i Star Wars, i hældende ringe i forvredne skiver omkring flerstjernesystemer. Resultaterne er udledt fra observationer med European Southern Observatorys Very Large Telescope og Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Vores eget Solsystem er bemærkelsesværdigt fladt; alle planeterne kredser om Solen i næsten det samme plan. Men sådan er det ikke altid, som den nye artikel fortæller: Den ser på flerstjernesystemet GW Orionis, omkring 1300 lysår borte i stjernebilledet Orion. Her er der tre stjerner, og en deformeret og opbrudt skive omkring dem.

"Vore billeder viser en udartet situation, hvor skiven overhovedet ikke er flad, men tvært imod forvredet, og den har en skæv ring, som er brudt væk fra skiven," siger Stefan Kraus, som er professor i astrofysik ved Universitetet i Exeter i Storbrittannien. Han er leder af forskningsholdet bag den artikel, som offentliggøres idag i tidsskriftet Science. Den skæve ring befinder sig i den indre del af skiven, og tæt på de tre stjerner.

Den nye undersøgelse viser også, at denne indre ring indeholder støv i et omfang, som svarer til 30 gange Jordens vægt, og det er nok til, at der kan dannes planeter. "Enhver planet, som dannes i den skæve ring kommer til at kredse om stjernen i en meget aflang bane, og det er vores forudsigelse, at der i fremtiden vil blive opdaget mange planeter i aflange og spredte baner, for eksempel under observationsforløb med ELT," siger medlem af forskergruppen Alexander Kreplin fra University of Exeter. Her henviser han til ESOs Extremely Large Telescope, som efter planerne skal begynde at observere senere i dette årti. Eftersom mere end halvdelen af alle stjernerne på himlen har en eller flere ledsagere i form af exoplaneter, rejser det et spændende scenarie: måske findes der en ukendt population af exoplaneter, som kredser om deres stjerner i meget aflange og meget fjerne baner.

Forskerholdet er nået frem til deres konklusioner efter at have observeret GW Orionis i over 11 år. Med start i 2008 har de brugt instrumenterne  AMBER og senere GRAVITY på  ESO’s VLT Interferometer i Chile. Her kombineres lyset fra flere forskellige af VLT-teleskoperne. Det er sket for at kortlægge hvordan tyngdekræfterne får de tre stjerner til at danse om hinanden. "Vi har fundet ud af, at de tre stjerner ikke kredser i samme plan. Deres baner er skæve i forhold til hinanden og i forhold til skiven omkring dem," fortæller gruppemedlem Alison Young fra universiteterne i Exeter og Leicester.

Astronomerne har også observeret stjernesystemet med instrumentet  SPHERE på ESO’s VLT og med ALMA, som ESO er partner i. Med disse redskaber har det været muligt at afbilde den indre ring, og bekræfte, at den sidder skævt. ESOs SPHERE har også gjort det muligt for første gang at se den skygge, som ringen kaster hen over resten af skiven. Det har hjulpet med til at bestemme både ringens og hele skivens form i 3D.

Det internationale forskerhold, som omfatter medlemmer fra Storbrittannien, Belgien, Chile, Frankrig og USA, har så sammenholdt deres omfattende observationer med computersimulationer for at kunne forstå, hvad der sker i dette komplicerede system. For første gang er det lykkedes at sammenholde de observerede skævheder med den teoretiske effekt, som kaldes "disc-tearing", og som har antydet, at de forskellige tyngdekraftspåvirkninger fra stjerner, som kredser i forskellige planer, kan vride og somme tider opsplitte deres omgivende skiver.

Simulationerne viste, at det, at banerne for de tre stjerner står skråt i forhold til hinanden, kan forårsage, at skiven omkring dem brydes op i adskilte ringe, og det er tydeligvis det, vi ser ved observationerne. Formen for den indre ring passer også til forudsigelserne fra numeriske simuleringer af, hvordan en sådan ring vil blive brudt op.

Interessant nok, er der et andet forskerhold, som har studeret det samme stjernesystem med ALMA. De mener, at der er behov for endnu en ingrediens for at forstå systemet. "Vi mener, at det er nødvendigt, at der er en planet imellem disse ringe for at kunne forklare, hvorfor skiven er brudt op," siger Jiaqing Bi fra University of Victoria i Canada, som er hovedforfatter på en artikel om GW Orionis, som blev offentliggjort i The Astrophysical Journal Letters i maj i år. Det hold forskere fandt tre støvringe via observationerne med ALMA, og den yderste af dem er den største, som nogensinde er set i skiver, hvor der foregår planetdannelse.

Fremtidige observationer med ESOs ELT og andre teleskoper kan hjælpe astronomerne til fuldt ud at opklare strukturen for GW Orionis, og finde unge planeter, som er under dannelse omkring de tre stjerner her.

Mere information

Forskningsresultaterne her er offentliggjort i en artikel med titlen “A triple star system with a misaligned and warped circumstellar disk shaped by disk tearing” i tidsskriftet Science.

Forskerholdet består af Stefan Kraus (University of Exeter, School of Physics & Astronomy, UK [Exeter]) Alexander Kreplin (Exeter), Alison K. Young (Exeter and School of Physics and Astronomy, University of Leicester, UK), Matthew R. Bate (Exeter), John D. Monnier (University of Michigan, USA [Michigan]), Tim J. Harries (Exeter), Henning Avenhaus (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Tyskland), Jacques Kluska (Exeter and Instituut voor Sterrenkunde, KU Leuven, Belgien [KU Leuven]), Anna S. E. Laws (Exeter), Evan A. Rich (Michigan), Matthew Willson (Exeter og Georgia State University, USA), Alicia N. Aarnio (University of North Carolina Greensboro, USA), Fred C. Adams (Michigan), Sean M. Andrews (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA [CfA]), Narsireddy Anugu (Exeter, Michigan and Steward Observatory, University of Arizona, USA), Jaehan Bae (Michigan and Carnegie Institution for Science, Washington, USA), Theo ten Brummelaar (The CHARA Array of Georgia State University, California, USA), Nuria Calvet (Michigan), Michel Cure (Instituto de Fisica y Astronomia, Universidad de Valparaiso, Chile), Claire L. Davies (Exeter), Jacob Ennis (Michigan), Catherine Espaillat (Michigan and Boston University, USA), Tyler Gardner (Michigan), Lee Hartmann (Michigan), Sasha Hinkley (Exeter), Aaron Labdon (Exeter), Cyprien Lanthermann (KU Leuven), Jean-Baptiste LeBouquin (Michigan and Universite Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Frankrig), Gail H. Schaefer (CHARA), Benjamin R. Setterholm (Michigan), David Wilner (CfA), and Zhaohuan Zhu (University of Nevada, USA).

ESO er den fremmeste fællesnationale astronomiorganisation i Europa, og verdens langt mest produktive jordbaserede astronomiske observatorium. 16 lande er med i ESO: Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Irland, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig, og desuden værtsnationen Chile. Australien er med som strategisk partner. 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 ELT, et 39 m optisk og nærinfrarødt teleskop på Cerro Armazones, tæt ved Paranal. Det bliver "verdens største himmeløje".

ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, er et internationalt astronomisk observatorium, med ESO, US National Science Foundation (NSF) og National Institutes of Natural Sciences (NINS) i Japan i samarbejde med Chile. ALMAs finansieres af ESO (Det europæiske sydobservatorium), NSF i samarbejde med Canadas National Research Council og National Science Council i Taiwan, og af NINS i samarbejde med Academia Sinica i Taiwan og Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

Opbygning og drift af ALMA styres af ESO på vegne af medlemstaterne, af National Radio Observatory ved Associated Universities, Inc. på vegne af Nordamerika og af National Astronomical Observatory i Japan på vegne af Østasien. Organisationen Joint ALMA Observatory, JAO står for den fælles ledelse og styring af konstruktion og drift af ALMA.

Links

• Forskningsartiklen
• Interaktiv 3D model for skiven og stjernebanerne for GW Orionis-systemet, ifølge observationerne (Åbnes med Acrobat Reader for at vise vekselvirkningerne korrekt)
• Fotos af VLT
• Fotos af ALMA
• Er du forsker? Har du en god historie? Send den til os!

Kontakter

Stefan Kraus
Associate Professor in Astrophysics, University of Exeter
Exeter, UK
Tel: +44 1392 724125
E-mail: S.Kraus@exeter.ac.uk

Alexander Kreplin
Postdoctoral Research Fellow, University of Exeter
Exeter, UK
Tel: +44 1392 725571
E-mail: A.Kreplin@exeter.ac.uk

Alison Young
Postdoctoral Research Associate, University of Leicester
Leicester, UK
Tel: +44 116 3736281
E-mail: alison.young@leicester.ac.uk

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-mail: pio@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 eso2014 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.