Lehdistötiedote

ALMA selvittää planeettoja muodostavia kaasuvirtauksia

Houkuttelevia merkkejä kaasua ahmivia jättiläisplaneettoja ruokkivista virtauksista

2. tammikuuta 2013

ALMA-teleskoopia (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) käyttäneet tähtitieteilijät ovat nähneet jättiläisplaneettojen syntymän avainvaiheen ensimmäistä kertaa. Valtavat kaasuvirtaukset virtaavat nuorta tähteä ympäröivässä materiakiekossa olevan aukon halki. Nämä ovat ensimmäiset suorat havainnot tällaisista virtauksista, joiden oletetaan muodostuvan jättiläisplaneettojen ahmiessa kaasua kasvaessaan. Tulos julkaistiin tiedejulkaisu Naturessa 2. tammikuuta 2013.

Kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä tutki Maasta yli 450 valovuoden etäisyydellä sijaitsevaa nuorta tähteä HD 142527, jota ympäröi kaasun ja kosmisen tomun kiekko — tähden muodostaneen pilven jäänteet. Tomukiekon jakaa sisempään ja ulompaan osaan aukko, jonka ajatellaan olevan par'aikaa muodostuvien kaasujättiläisplaneettojen kovertama niiden raivatessa kiertorataansa kiertäessään tähteään. Sisempi kiekko ulottuu tähdestä aurinkokunnan Saturnusta vastaavalle etäisyydelle, kun taas ulompi kiekko alkaa 14 kertaa kauempaa. Ulompi kiekko ei ympäröi tähteä yhtenäisesti. Sen sijaan se muistuttaa hevosenkenkää, mahdollisesti johtuen tähteä kiertävien jättiläisplaneettojen painovoimavaikutuksista.

Teorian mukaan jättiläisplaneetat kasvavat kaappaamalla kaasua ulommasta kiekosta virtauksissa, jotka muodostavat siltoja kiekossa olevan aukon halki.

"Tähtitieteilijät ovat ennustaneet, että tällaisia virtauksia täytyy olla olemassa, mutta tämä on ensimmäinen kerta, kun olemme kyenneet näkemään niitä suoraan," sanoo Simon Casassus (Universidad de Chile, Chile), joka johti uutta tutkimusta. "Kiitos uuden ALMA-teleskoopin olemme kyenneet saamaan suoria havaintoja selventämään nykyisiä planeettojen muodostusteorioita!"

Casassus ja hänen tutkimusryhmänsä käyttivät ALMA:a tutkiakseen tähteä ympäröivää kaasua ja kosmista tomua nähdäkseen tarkempia yksityiskohtia lähempänä tähteä kuin oli milloinkaan aikaisemmin nähty tällaisilla teleskoopeilla. ALMA:n havainnot alimillimetriaallonpituuksilla ovat myös sokeita tähden loisteelle, joka häiritsee infrapuna- ja näkyvän valon teleskooppeja. Tomukiekon aukko tunnettiin jo, mutta he havaitsivat myös aukosta hajanaista kaasua ja kaksi tiheämpää kaasuvirtausta, jotka virtasivat ulommasta kiekosta aukon halki sisempään aukkoon.

"Ajattelemme, että virtauksissa on piilossa jättiläisplaneetta, joka ne aiheuttaa. Planeetat kasvavat kaappaamalla osan ulomman kiekon kaasusta, mutta ne ovat hyvin sotkuisia ruokailijoita: ylijäämä sinkoaa ohi ja syöttää tähteä ympäröivää sisempää kiekkoa," sanoo Sebastián Pérez, tutkimusryhmän jäsen, jonka toimipaikka on myös Universidad de Chile.

Havainnot vastaavat toiseen kysymykseen kiekosta HD 142527:n ympärillä. Keskustähden yhä muodostuessa kaappaamalla materiaa sisemmästä kiekosta, sisäkiekko olisi jo tullut syödyksi, jos se ei jotenkin täyttyisi uudelleen. Tutkimusryhmä havaitsi, että jäännöskaasun virtausnopeus sisempään kiekkoon on juuri oikea pitämään sisäkiekon täytenä ja syöttämään kasvavaa tähteä.

Toinen ensikertalainen on havainto aukon hajanaisesta kaasusta. "Tähtitieteilijät ovat etsineet tätä kaasua pitkän aikaa, mutta tähän mennessä meillä on ollut vain epäsuoria todisteita siitä. Nyt voimme nähdä sen suoraan ALMA:n avulla," selittää Gerrit van der Plas, tutkimusryhmän jäsen myöskin Universidad de Chilestä.

Tämä jäännöskaasu on lisätodiste siitä, että jättiläisplaneetat aiheuttavat virtaukset sen sijaan, että kyseessä olisi vieläkin suurempi kohde kuten seuralaistähti. "Toinen tähti olisi tyhjentänyt aukon eikä siellä olisi jäännöskaasua. Tutkimalla jäljellä olevan kaasun määrää voimme määrittää aukkoa muodostaneiden kohteiden massat," lisää Pérez.

Entä itse planeetat? Casassus selittää, että vaikka tutkimusryhmä ei havainnut niitä suoraan, hän ei ole hämmästynyt. "Me etsimme itse planeettoja huippuluokan muiden teleskooppien infrapunahavaintolaitteilla. Oletamme kuitenkin, että nämä muodostumassa olevat planeetat ovat yhä syvällä lähes läpinäkymättömien kaasuvirtausten sisällä. Siten mahdollisuudet havaita planeetat suoraan ovat hyvin pienet."

Tähtitieteilijät aikovat kuitenkin selvittää lisää epäillyistä planeetoista tutkimalla sekä kaasuvirtauksia että hajanaista kaasua. ALMA-teleskooppi on yhä rakenteilla eikä ole vielä saavuttanut täyttä toimintakykyään. Kun se on valmis, sen näkö on vieläkin tarkempi ja uudet havainnot virtauksista saattavat mahdollistaa tutkimusryhmän määrittää planeettojen ominaisuudet, mukaanlukien niiden massat.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tieteellisessä artikkelissa “Flows of gas through a protoplanetary gap”, joka ilmestyi julkaisusarjassa Nature 2. tammikuuta 2013.

Tutkimusryhmään kuuluvat S. Casassus (Universidad de Chile, Chile; Millennium Nucleus for Protoplanetary Disks — Valtionvarainministeriö, Chilen hallitus), G. van der Plas (Universidad de Chile, Chile), S. Pérez M. (Universidad de Chile, Chile), W. R. F. Dent (Joint ALMA Observatory, Chile; European Southern Observatory, Chile), E. Fomalont (NRAO, USA), J. Hagelberg (Observatoire de Genève, Sveitsi), A. Hales (Joint ALMA Observatory, Chile; NRAO, USA), A. Jordán (Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile), D. Mawet (European Southern Observatory, Chile), F. Ménard (CNRS / INSU, Ranska; Universidad de Chile, Chile; CNRS / UJF Grenoble, Ranska), A. Wootten (NRAO, USA), D. Wilner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA), A. M. Hughes (U. C. Berkeley, USA), M. R. Schreiber (Universidad Valparaiso, Chile), J. H. Girard (European Southern Observatory, Chile), B. Ercolano (Ludwig-Maximillians-Universität, Saksa), H. Canovas (Universidad Valparaiso, Chile), P. E. Román (University of Chile, Chile), V, Salinas (Universidad de Chile, Chile).

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) on yhteistyöhanke johon osallistuvat Eurooppa, Pohjois-Amerikka ja Itä-Aasia yhteistyössä Chilen kanssa. ALMA:a rahoittavat Euroopassa Euroopan eteläinen observatorio (ESO), Pohjois-Amerikassa Yhdysvaltain kansallinen tiedesäätiö (NSF) yhteistyössä Kanadan kansallisen tutkimusneuvoston (NRC) ja Taiwanin kansallisen tiedeneuvoston (NSC) kanssa, ja Itä-Aasiassa Japanin kansalliset luonnontieteelliset instituutit (NINS) yhteistyössä Taiwanin Academia Sinican (AS) kanssa. ALMA:n rakentamista ja toimintaa ohjaa Euroopan osalta ESO, Pohjois-Amerikan osalta Kansallinen radiotähtitieteen observatorio (NRAO), jota hallinnoi Associated Universities, Inc. (AUI), ja Itä-Aasian osalta Japanin Kansallinen tähtitieteellinen observatorio (NAOJ). Yhteinen ALMA-observatorio (JAO) huolehtii ALMA:n rakentamisen, kokoonpanon ja operaation yhtenäisestä johdosta ja hallinnoinnista.

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 39-metrin kokoista optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu
• Simulaatiovideo kahden planeetan aikaansaamista virtauksista ja aukosta protoplanetaarisessa kiekossa. Näkymä kiertää planeettojen mukana siten, että yksi planeetoista näkyy aina samassa asemassa. Videon oikeudet: S. Casassus et al.
• Simulaatiovideo yhden planeetan aikaansaamista virtauksesta ja aukosta protoplanetaarisessa kiekossa. Näkymä kiertää planeetan mukana siten, että se näkyy aina samassa asemassa. Videon oikeudet: S. Casassus et al.
• Lisätietoja ALMA:sta ESO:n sivuilla
• Yhteinen ALMA-observatorio

Yhteystiedot

Simon Casassus
Universidad de Chile
Santiago, Chile
Puh.: +56 2 9771137
Sähköposti: scasassus@u.uchile.cl

Douglas Pierce-Price
ESO Public Information Officer
Garching, Germany
Puh.: +49 89 3200 6759
Sähköposti: dpiercep@eso.org

John Stoke
National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
Charlottesville, USA
Puh.: +1 434 244 6816
Sähköposti: jstoke@nrao.edu

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media