Lehdistötiedote

ALMA löysi kaksoistähden, jolla on oudot ja hurjat planeettoja muodostavat kiekot

30. heinäkuuta 2014

ALMA-teleskooppia (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) käyttäneet tähtitieteilijät ovat löytäneet hurjan paljon väärään suuntaan suuntautuneet planeettoja muodostavat kaasukiekot kahden nuoren tähden ympärillä HK Tauri -kaksoistähtijärjestelmässä. Nämä uudet ALMA:n havainnot ovat selvin milloinkaan otettu kuva kaksoistähden protoplanetaarisista kiekoista. Uudet tutkimustulokset auttavat myös selittämään miksi niin monilla eksoplaneetoilla, aurinkokunnan planeetoista poiketen, on outo, epäkeskinen tai kallellaan oleva kiertorata. Tulokset ilmestyvät tiedejulkaisu Naturessa 31. heinäkuuta 2014.

Yksinäisestä Auringostamme poiketen useimmat tähdet muodostavat pareja, joiden tähdet kiertävät toisiaan. Kaksoistähdet ovat hyvin yleisiä, mutta niihin liittyy joukko kysymyksiä kuten kuinka ja missä planeetat muodostuvat tällaisissa monimutkaisissa ympäristöissä.

"ALMA on nyt tarjonnut meille tähän mennessä parhaan kuvan protoplanetaarisia kiekkoja sisältävästä kaksoistähtijärjestelmästä ja huomaamme, että kiekot ovat keskinäisesti väärin suunnatut!", kertoo Eric Jensen — tähtitieteilijä Pennsylvanian Swarthmore Collegesta, Yhdysvalloista.

Maasta 450 valovuoden etäisyydellä Härän tähdistössä (Taurus) sijaitsevan HK Tauri -järjestelmän kaksi tähteä ovat alle viiden miljoonan vuoden ikäisiä ja noin 58 miljardin kilometrin etäisyydellä toisistaan, mikä on 13 kertaa Neptunuksen etäisyys Auringosta.

Himmeämpää tähteä, HK Tauri B, ympäröi sivulta nähtävä protoplanetaarinen kiekko, joka peittää tähden valon näkyvistä. Koska tähden loiste on peittynyt, tähtitieteilijät voivat helposti nähdä kiekon hyvin tarkkailemalla sitä näkyvän valon tai lähi-infrapunavalon aallonpituuksilla.

Tähden kumppanilla, HK Tauri A, on myös kiekko, mutta tässä tapauksessa se ei peitä näkyvistä tähden valoa. Seurauksena kiekkoa ei voi nähdä näkyvän valon aallonpituuksilla, koska sen himmeä hohde peittyy tähden häikäisevän kirkkauden alle. Tähti ei kuitenkaan loista kirkkaana millimetriaallonpituuksilla, joita ALMA kykenee helposti havaitsemaan.

Käyttäen ALMA:a tutkimusryhmä ei kyennyt vain näkemään kiekkoa HK Tauri A -tähden ympärillä vaan se pystyi myös ensimmäistä kertaa mittaamaan sen pyörimisen. Tämän selkeän kuvan avulla tähtitieteilijät pystyivät laskemaan, että kiekot ovat suuntautuneet vähintään 60 astetta sivuun toisistaan. Sen sijaan, että kiekot olisivat suuntautuneet tähtien kiertotason mukaisesti, vähintään toisen kiekon asento osoittaa huomattavasti väärään suuntaan.

"Tämä selkeä väärin suuntautuminen on tarjonnut meille merkittävän näkymän nuoresta kaksoistähtijärjestelmästä," sanoo Rachel Akeson yhdysvaltalaisen Kalifornian teknillisen korkeakoulun alaisuudessa toimivasta NASA:n Exoplanet Science Institutesta. "Vaikka aikaisemmat havainnot ovat viitanneet siihen, että tämäntyyppisiä väärin suuntautuneita järjestelmiä on olemassa, ALMA:n uudet havainnot HK Tauri -järjestelmästä osoittavat paljon selkeämmin, mitä yhdessä näistä järjestelmistä on tekeillä."

Tähdet ja planeetat muodostuvat valtavista tomu- ja kaasupilvistä. Painovoiman vetäessä näiden pilvien materiaa kasaan se alkaa pyöriä kunnes suurin osa tomusta ja kaasusta vajoaa litistyneeseen protoplanetaariseen kiekkoon, joka kieppuu keskellä kasvavan prototähden ympärillä.

HK Taurin kaltaisissa kaksoistähtijärjestelmissä asiat ovat kuitenkin paljon monimutkaisempia. Kun tähtien kiertoradat ja protoplanetaariset kiekot eivät ole jokseenkin samassa tasossa, saattaa mikä tahansa muodostuva planeetta päätyä hyvin omalaatuisille ja kallistuneille kiertoradoille [1].

"Meidän tuloksemme osoittavat, että riittävät olosuhteet ovat olemassa planetaaristen kiertoratojen muodostumiselle ja nämä olosuhteet ovat olemassa planeettojen muodostumisen aikaan, nähtävästi kaksoistähtijärjestelmän muodostumisprosessista johtuen," huomauttaa Jensen. "Me emme voi sulkea pois muita teorioita, mutta voimme todellakin ottaa huomioon, että toinen tähti hoitaa homman."

Koska ALMA kykenee näkemään protoplanetaaristen kiekkojen muutoin näkymättömän tomun ja kaasun, saatiin ennennäkemättömiä kuvia tästä nuoresta kaksoistähtijärjestelmästä. "Koska näemme tämän muodostumisen varhaisissa vaiheissa protoplanetaaristen kiekkojen ollessa yhä paikallaan, näemme paremmin kuinka asiat ovat suuntautuneet," selittää Akeson.

Jatkossa tutkijat haluavat selvittää onko tällainen järjestelmä tyypillinen vai ei. He huomauttavat, että tämä on merkittävä yksittäinen tapaus, mutta lisää kartoituksia tarvitaan määrittämään onko tällainen järjestely yleinen kautta koko kotigalaksimme Linnunradan.

Jensen päättää: "Vaikka tämän mekanismin ymmärtäminen on suuri askel eteenpäin, se ei voi selittää kaikkia aurinkokunnan ulkopuolisten planeettojen outoja kiertoratoja. Kaksoitähtikumppaneita ei vain ole tarpeeksi, että tämä voisi olla koko vastaus. Täten tämä on myös mielenkiintoinen arvoitus ratkaistavaksi!"

Lisähuomiot

[1] Jos kaksi tähteä ja niiden kiekot eivät ole samassa tasossa, yhden tähden gravitaatiovetovoima häiritsee toisen kiekkoa ja saa sen vaappumaan tai huojumaan. Yhdessä tällaisessa kiekossa muodostuva planeetta tulee myös toisen tähden häiritsemäksi, mikä kääntää ja vääristää sen kiertorataa.

Lisätietoa

Atacama Large Millimetre/submillimetre 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.

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa “Misaligned Protoplanetary Disks in a Young Binary Star System”, jonka kirjoittivat Eric Jensen ja Rachel Akeson. Julkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Nature 31. heinäkuuta 2014.

Tutkimusryhmään kuuluvat Eric L. N. Jensen (Dept. of Physics & Astronomy, Swarthmore College, USA) ja Rachel Akeson (NASA Exoplanet Science Institute, IPAC/Caltech, Pasadena, USA).

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
• NRAO:n lehdistötiedote HK Tauri -tutkimustuloksista
• NASA:n ja ESA:n Hubblen avaruusteleskoopin kuva HK Taurista
• Lisätietoja ALMA:sta
• Valokuvia ALMA:sta
• Videoita ALMA:sta
• ALMA-esite
• Elokuva: ALMA — In Search of our Cosmic Origins
• ALMA-valokuvakirja: In Search of our Cosmic Origins – The Construction of the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array
• Lisää lehdistötiedotteita ALMA:lta

Yhteystiedot

Eric L. N. Jensen
Lead Scientist, Swarthmore College
Philadelphia, USA
Puh.: +1 610-328-8249
Sähköposti: ejensen1@swarthmore.edu

Rachel Akeson
NASA Exoplanet Science Institute, IPAC/Caltech
Pasadena, USA
Puh.: +1 626-395-1812
Sähköposti: rla@ipac.caltech.edu

Charles E. Blue
Public Information Officer, National Radio Astronomy Observatory
Charlottesville, USA
Puh.: + 1 434 296 0314
Matkapuhelin: +1 202 236 6324
Sähköposti: cblue@nrao.edu

Richard Hook
Public Information Officer, ESO
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

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