Pressemeddelelse

Astronomerne har fundet en ny sammenhæng imellem vand og planetdannelse

29. februar 2024

En forskergruppe har fundet vanddamp i skiven omkring en ung stjerne, lige præcis der, hvor der måske er en planetdannelse i gang. Vand er nøglen til livet på Jorden, og det menes, at det også spiller en væsentlig rolle ved planetdannelse. Dog har vi indtil nu aldrig kunnet kortlægge, hvor vandet befinder sig i en stabil kold skive af den type, som tilbyder de bedste betingelser for planetdannelse ved en stjerne. De nye fund er gjort takket være Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), som European Southern Observatory (ESO) er partner i.

"Jeg havde aldrit forestillet mig, at vi kunne tage et billede af oceaner af vanddamp lige i det område, hvor der sandsynligvis er en planet under dannelse," siger Stefano Facchini, som er astronom ved Milanos universitet i Italien, og som har forestået undersøgelsen, som offentliggøres idag i Nature Astronomy. Observationerne viser mindst tre gange mere vand end der er i alle Jordens oceaner tilsammen, samlet i den indre del af skiven omkring den unge stjerne af Solens type HL Tauri. Den befinder sig 450 lysår fra Jorden i stjernebilledet Tyren.

"Det er aldeles fantastisk, at vi ikke blot kan finde vanddamp, men også kan optage detaljerede billeder, så vi rumligt kan spore vanddampen hele 450 lysår fra os," tilføjer medforfatter Leonardo Testi, som er astronom ved universitetet i Bologna i Italien. Disse observationer med 'rumlig opløsning' foretaget med ALMA, gør det muligt for astronomerne at bestemme fordelingen af vandet i forskellige af skivens dele. "Det, at få lov til at være med ved en så vigtig opdagelse i den berømte HL Tauriskive, var mere end jeg nogensinde havde forventet, som mit første forskningsarbejde i astronomien," tilføjer Mathieu Vander Donckt fra Lièges universitet i Belgien. Da han deltog i forskningsprojektet, var han andendelsstuderende.

Det blev fundet en større mængde vand i det område, hvor der er et kendt mellemrum i skiven omkring HL Tauri. Ringformede mellemrum udtyndes i disse skiver, som er rige på gasarter og støv, af unge planetlignende legemer, som på den måde indhøster stof, som de kan vokse af. "De nye billeder, som vi har optaget, viser en stor mængde vanddamp lige netop ved de afstande fra stjernen, hvor der er et gab, og det er lige der, hvor der også kan være en planet under dannelse for tiden," siger Facchini. Det tyder på, at disse vanddampe kan påvirke den kemiske sammensætning af de planeter, som dannes i de samme områder.

Det, at observere vand med et jordbaseret teleskop er ikke en nem kop te, for de store mængder vanddamp i Jordens atmosfære forstyrrer det astronomiske signal. ALMA, som drives af ESO i samarbejde med en række internationale partnere, er et anlæg med mange teleskoper, som er opstillet i Chiles Atacamaørken i en højde over havet på omkring 5000 meter. Det er bygget her, hvor der er højt og tørt særligt fordi man på den måde mindsker atmosfærens forstyrrelser, og får helt fantastiske observationsmuligheder. "Indtil dato er ALMA det eneste sted, hvor man kan skelne den rumlige fordeling af vand i en kold skive med planetdannelse," siger medforfatter Wouter Vlemmings, som er professor ved Chalmers tekniske højskole i Sverige [1].

"Det er virkelig spændende direkte at kunne se på et billede, hvordan vandmolekyler frigøres fra isdækkede støvpartikler," fortæller Elizabeth Humphreys, som er ansat som astronom ved ESO, og som også har været med i undersøgelsen. De støvkorn, som udgør skiven er frøene, som starter planetdannelsen, når de kolliderer og klumper sig sammen til stadigt større legemer i kredsløb om stjernen. Astronomerne mener, at at der, hvor det er så koldt, så vandet kan fryse til is udenpå støvpartiklerne, vil klumperne mere effektivt kunne klistre sig sammen - så det er helt ideelt for dannelsen af planeter. "Vore resultater viser, hvordan tilstedeværelsen af vand kan have indflydelse på udviklingen af et planetsystem, helt som det skete for omkring 4,5 milliarder år siden i vort eget Solsystem," tilføjer Facchini.

ALMA er i færd med at blive opgraderet, og ESOs Extremely Large Telescope (ELT) bliver klart til brug i dette årti, og så vil det efterhånden blive klarere end nogensinde, hvilken rolle vand spiller ved planetdannelsen. Især vil instrumentet METIS, the Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph, give astronomerne hidtil uset indblik i de indre dele af de skiver, hvor der sker planetdannelse, og hvor der også dannes planeter ligesom Jorden.

Noter

[1] De nye observationer er foretaget med modtagerne til Bånd 5 og bånd 7 på ALMA. Bånd 5 er udviklet i et europæisk samarbejde ved Chalmers/NOVA (Netherlands Research School for Astronomy) og IRAM (Institut de radioastronomie millimétrique), i samarbejde med ESO. Med det blev det muligt for ALMA at arbejde i et nyt frekvensområde, som er særligt egnet til at finde og kortlægge vandet i den nære del af Universet. I forskningsprojektet her har holdet observeret tre af vandets spektrallinier indenfor de to modtagerområder, for at kunne kortlægge gassernes udbredelse ved forskellige temperaturer indenfor skiven.

Mere information

Disse forskningsresultater er offentliggjort i en artikel med titlen “Resolved ALMA observations of water in the inner astronomical units of the HL Tau disk” i tidsskriftet Nature Astronomy (doi:10.1038/s41550-024-02207-w).

Forskerholdet består af S. Facchini (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano, Italien), L. Testi (Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi”, Università di Bologna, Italien), E. Humphreys (European Southern Observatory, Tyskland, Joint ALMA Observatory, Chile; European Southern Observatory Vitacura, Chile), M. Vander Donckt (Space sciences, Technologies & Astrophysics Research (STAR) Institute, University of Liège, Belgien), A. Isella (Department of Physics and Astronomy, Rice University, USA [Rice]), R. Wrzosek (Rice), A. Baudry (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Univ. de Bordeaux, CNRS, Frankrig), M. D. Gray (National Astronomical Research Institute of Thailand, Thailand), A. M. S. Richards (JBCA, University of Manchester, UK), W. Vlemmings (Department of Space, Earth and Environment, Chalmers University of Technology, Sverige).

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.

Kontakter

Stefano Facchini
University of Milan
Milan, Italy
Tel: +39 02 503 17254
E-mail: stefano.facchini@unimi.it

Elizabeth Humphreys
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6541
E-mail: ehumphre@eso.org

Leonardo Testi
University of Bologna
Bologna, Italy
Tel: +39 051 20 9 5763
E-mail: leonardo.testi@unibo.it

Mathieu Vander Donckt
University of Liege
Liege, Belgium
Tel: +32 4 366 9721
E-mail: Mathieu.VanderDonckt@uliege.be

Wouter Vlemmings
Chalmers University of Technology
Gothenburg, Sweden
Tel: +46 31 772 63 54
E-mail: wouter.vlemmings@chalmers.se

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-mail: press@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 eso2404 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.

Usage of ESO Images, Videos, Web texts and Music
Are you a journalist? Subscribe to the ESO Media Newsletter in your language.