Lehdistötiedote

Tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa havainneet eksoplaneetan ympäriltä kuuta muodostavan kiekon

22. heinäkuuta 2021

Tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa saaneet selviä havaintoja aurinkokuntamme ulkopuolisen planeetan ympärillä olevasta kiekosta. Havainnot on tehty Atacama Large millimetre/Submillimeter Array (ALMA) havaintolaitteella, jossa Euroopan eteläinen observatorio (ESO) on mukana yhtenä yhteistyökumppanina. Uudet havainnot auttavat ymmärtämään, miten kuut ja planeetat muodostuvat nuorissa tähtijärjestelmissä.

”Työmme lopputuloksena näemme selkeän kiekon, jossa kuita voisi muodostua”, Myriam Benisty, Ranskan Grenoblen yliopiston ja Chilen yliopiston tutkija, joka johti tänään The Astrophysical Journal Letters -lehdessä julkaistua uutta tutkimusta, sanoi. ”Saimme tehtyä ALMA-havainnot niin hyvällä resoluutiolla, että pystyimme selvästi tunnistamaan, että kiekko liittyy planeettaan ja pystyimme määrittämään sen koon ensimmäistä kertaa”, hän lisäsi.

Kyseinen planeettaa ympäröivä kiekko (circumplanetary disc) on eksoplaneetta PDS 70c:n ympärillä. Se on toinen kahdesta jättimäisestä, Jupiterin kaltaisesta planeetasta, jotka kiertävät tähteä lähes 400 valovuoden päässä meistä. Tähtitieteilijät olivat havainneet viitteitä tämän eksoplaneetan ympäriltä ”kuuta muodostavasta” kiekosta jo aiemmin, mutta koska he eivät voineet selvästi erottaa kiekkoa sen lähiympäristöstä, he eivät voineet olla varmoja havainnoista tätä ennen.

Lisäksi Benisty ja hänen tutkimusryhmänsä havaitsivat ALMA:n avulla, että kiekon halkaisija on suunnilleen sama kuin Maan ja Auringon välinen etäisyys ja massaltaan niin suuri, että siitä pystyisi muodostamaan jopa kolme Kuun kokoista satelliittia.

Tulokset eivät pelkästään auta kuiden synnyn selvittämisessä. ”Nämä uudet havainnot ovat myös äärimmäisen tärkeitä, joilla planeettojen syntyteorioita voidaan testata erityisesti niiden osalta, joita ei toistaiseksi olla voitu testata”, Jaehan Bae, yhdysvaltalaisen Carnegie Institution for Science -tutkimuslaitoksen Earth and Planets Laboratoryn tutkija ja yksi tämän tutkimuksen tekijöistä, sanoi.

Planeetat muodostuvat ja kasvavat pölyisissä kiekoissa nuorten tähtien ympärillä samalla muodostaen tyhjiä alueita niiden ahmiessa tähteä ympäröivän kiekon materiaa. Tässä prosessissa planeetta voi hankkia ympärilleen oman kiekon, joka vaikuttaa planeetan kasvuun säätelemällä sille putoavan materian määrää. Samaan aikaan planeettaa ympäröivän kiekon kaasu ja pöly voivat kasautua isommiksi kappaleiksi useiden törmäysten kautta, mikä lopulta johtaa kuiden syntyyn.

Tähtitieteilijät eivät kuitenkaan vielä täysin ymmärrä näiden prosessien yksityiskohtia. ”Lyhyesti sanottuna on vielä epäselvää, milloin, missä ja miten planeetat ja kuut muodostuvat”, myös tutkimuksessa mukana ollut ESO:n Research Fellow Stefano Facchini, sanoi.

”Tähän asti on löydetty yli 4000 eksoplaneettaa, mutta ne kaikki on havaittu vanhoissa järjestelmissä. PDS 70b ja PDS 70c, jotka muodostavat Jupiter-Saturnus paria muistuttavan järjestelmän, ovat toistaiseksi ainoat kaksi havaittua eksoplaneettaa, jotka ovat vielä muodostumassa”, Saksan Max Planck -tähtitieteen instituutin tutkija ja yksi tutkimuksen tekijöistä Miriam Keppler totesi [1].

”Tämä järjestelmä antaa meille siis ainutlaatuisen mahdollisuuden tarkkailla ja tutkia planeettojen ja niiden kuiden muodostumisen prosesseja”, Facchini lisäsi.

Järjestelmän muodostavat kaksi planeettaa PDS 70b ja PDS 70c löydettiin ensimmäisen kerran ESO:n Very Large Telescope (VLT) avulla vuosina 2018 ja 2019. Niiden erikoisuus tarkoittaa sitä, että niitä on havaittu muiden teleskooppien ja instrumenttien kanssa monta kertaa [2] ensi havainnoista lähtien.

Viimeisimmät korkean resoluution ALMA-havainnot ovat nyt paljastaneet tähtitieteilijöille aivan uusia näkymiä. Sen lisäksi, että planeetta PDS 70c:tä ympäröivän kiekon olemassaolo saatiin vahvistettua, ja sen koko sekä massa määritettyä, he havaitsivat, että PDS 70b:ssä ei nähdä vastaavasta kiekosta todisteita. Tämä osoittaa, että PDS 70c poisti sen ympärillä olleen pölymateriaalin.

Planeettajärjestelmästä tullaan saavuttamaan vielä parempi ymmärrys ESO:n Erittäin suuren teleskoopin (ELT) avulla, jota parhaillaan rakennetaan Chilen Atacaman autiomaassa sijaitsevalle Cerro Armazonelle. ”ELT tulee olemaan tämän tutkimuksen keskeinen tekijä, sillä hyödyntämällä sen paljon parempaa resoluutiota pystymme tutkimaan järjestelmää hyvin yksityiskohtaisesti”, yksi tutkimuksen kirjoittajista Richard Teague sanoi. Hän on tutkija Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian yksiköstä, USA:sta. Erityisesti ELT:n Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph eli METIS-instrumentin avulla ryhmä pystyy havaitsemaan PDS 70c:n ympärillä olevan kaasun liikkeitä saadakseen täydellisen 3D-kuvan järjestelmästä.      

Lisähuomiot

[1] Vaikka pari muistuttaakin Jupiter-Saturnus systeemiä, niin PDS 70c:n ympärillä oleva kiekko on 500 kertaa Saturnuksen renkaita suurempi.

[2] PDS 70b löydettiin Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE)-instrumentilla, kun PDS 70c puolestaan PDS 70c löytyi VLT:n Multi Unit Spectroscopic Explorer eli MUSE:n avulla. Kahden planeetan järjestelmää on tutkittu myös X-shooter-instrumentilla, joka on myös asennettuna ESO:n VLT:lle.

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty artikkelissa “A Circumplanetary Disk Around PDS 70c”, joka julkaistaan 'The Astrophysical Journal Letters'-julkaisussa.

Tutkimusryhmässä mukana ovat olleet: Myriam Benisty (Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomía, CNRS, Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago de Chile, Chile and Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble, Ranska [UGA]), Jaehan Bae (Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science, Washington DC, USA), Stefano Facchini (European Southern Observatory, Garching bei München, Saksa), Miriam Keppler (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Saksa [MPIA]), Richard Teague (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, Cambridge, MA, USA [CfA]), Andrea Isella (Department of Physics and Astronomy, Rice University, Houston, TX, USA), Nicolas T. Kurtovic (MPIA), Laura M. Perez (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago de Chile, Chile [UCHILE]), Anibal Sierra (UCHILE), Sean M. Andrews (CfA), John Carpenter (Joint ALMA Observatory, Santiago de Chile, Chile), Ian Czekala (Department of Astronomy and Astrophysics, Pennsylvania State University, PA, USA, Center for Exoplanets and Habitable Worlds, Davey Laboratory, Pennsylvania State University, PA, USA, Center for Astrostatistics, Davey Laboratory, Pennsylvania State University, PA, USA and Institute for Computational & Data Sciences, Pennsylvania State University, PA, USA), Carsten Dominik (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Alankomaat), Thomas Henning (MPIA), Francois Menard (UGA), Paola Pinilla (MPIA and Mullard Space Science Laboratory, University College London, Holmbury St Mary, Dorking, UK) ja Alice Zurlo (Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Santiago de Chile, Chile and Escuela de Ingeniería Industrial, Facultad de Ingeniería y Ciencias, Universidad Diego Portales, Santiago de Chile, Chile).

Linkit

• Tutkimusartikkeli
• ALMA:n kuvia
• Median edustaja: Tilaa uutiskirje saadaksesi julkaisusulun alaiset uutiset omalla kielelläsi
• Tutkija: Onko sinulla kerrottavaa? Pitchaa oma tutkimuksesi!

Yhteystiedot

Myriam Benisty
Universidad de Chile and Université Grenoble Alpes
Santiago de Chile, Chile
Sähköposti: myriam.benisty@univ-grenoble-alpes.fr

Jaehan Bae
Earth and Planets Laboratory, Carnegie Institution for Science
Washington DC, USA
Sähköposti: jbae@carnegiescience.edu

Stefano Facchini
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Sähköposti: stefano.facchini@eso.org

Miriam Keppler
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Sähköposti: keppler@mpia.de

Richard Teague
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
Cambridge, MA, USA
Sähköposti: richard.d.teague@cfa.harvard.edu

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: press@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