Lehdistötiedote

Tähtitieteilijät ovat löytäneet uuden linkin veden ja planeettojen muodostumisen välille

29. helmikuuta 2024, Turku

Tutkijat ovat löytäneet vesihöyryä nuoren tähden ympärillä olevasta kiekosta juuri siitä kohdasta, missä planeettoja saattaa muodostua. Vesi on Maan elämälle keskeinen ainesosa, ja sillä uskotaan olevan merkittävä rooli myös planeettojen muodostumisessa. Emme kuitenkaan ole pystyneet kartoittamaan, miten vesi on vakaassa, viileässä kiekossa jakautunut. Tällaisessa kiekossa tähtien ympärille muodostuville planeetoille on kaikkein suotuisimmat olosuhteet. Uudet havainnot on tehty Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, eli ALMA-teleskoopilla, jossa Euroopan eteläinen observatorio (ESO) on mukana yhteistyökumppanina.

"En koskaan voinut kuvitella, että pystyisimme ottamaan kuvan suuresta määrästä vesihöyryä samalta alueelta, jossa on todennäköisesti planeetta muodostumassa", sanoi Stefano Facchini, Milanon yliopiston tähtitieteilijä, joka johti tänään Nature Astronomy -lehdessä julkaistua tutkimusta. Havainnot paljastavat, että nuoren auringonkaltaisen HL Tauri -tähden sisäkiekossa on ainakin kolme kertaa enemmän vettä kuin kaikissa Maan valtamerissä yhteensä. Tähti sijaitsee 450 valovuoden päässä Maasta Härän tähdistössä,

"On todella merkittävää, että pystymme sekä havaitsemaan että ottamaan yksityiskohtaisia kuvia, ja näkemään vesihöyryä 450 valovuoden etäisyydellä olevasta kohteesta", lisäsi yksi artikkelin kirjoittajista Leonardo Testi, joka on Bolognan yliopiston tähtitieteilijä Italiassa. ALMA:lla tehtyjen "alueen yksityiskohtien erottelevien" havaintojen avulla tähtitieteilijät voivat määrittää, miten vesi on kiekon eri alueilla jakautunut. "Se että sain olla mukana näin tärkeässä löydössä hyvin tunnetusta HL Tauri -levystä ylitti kaikki odotukseni ensimmäisestä tähtitieteen alan tutkimuskokemuksestani", lisäsi Mathieu Vander Donckt Liègen yliopistosta Belgiasta, joka oli tutkimuksen tekemisen aikana maisteriopiskelija.

Huomattava määrä vettä löytyi alueelta, jossa HL Tauri -kiekossa on tunnettu aukko. Nuoret planeetan kaltaiset kappaleet, jotka kiertävät omalla radallaan tähden ympäri, tekevät kaasu- ja pölykiekkoihin aukkoja niiden kasvaessa ja keräessä itseensä materiaa. "Uudet kuvamme paljastavat huomattavan määrän vesihöyryä eri etäisyyksillä tähdestä, ja myös aukko, jossa planeetta voisi mahdollisesti olla muodostumassa, sijaitsee näillä etäisyyksillä", Facchini sanoi. Tämä viittaa siihen, että vesihöyry voisi vaikuttaa näillä alueilla muodostuvien planeettojen kemialliseen koostumukseen.

Veden havaitseminen maanpäällisellä teleskoopilla ei ole mikään helppo tehtävä, sillä Maan ilmakehän runsas vesihöyry heikentää avaruudesta tulevia signaaleja. ESO:n yhdessä kansainvälisten kumppaneidensa kanssa ylläpitämä ALMA on Chilen Atacaman autiomaassa noin 5000 metrin korkeudessa sijaitseva teleskooppien ryhmä, joka rakennettiin korkealle ja kuivaan ympäristöön erityisesti tämän häiriön minimoimiseksi ja poikkeuksellisten havainto-olosuhteiden vuoksi. "Toistaiseksi ALMA on ainoa laite, joka pystyy näkemään vettä viileissä planeettoja muodostavissa kiekoissa", sanoi yksi tutkimuksen kirjoittajista Wouter Vlemmings, joka on professori Chalmersin teknillisessä yliopistossa Ruotsissa [1].

"On todella jännittävää nähdä kuvassa suoraan, kuinka vesimolekyylit vapautuvat jäisistä pölyhiukkasista", sanoi Elizabeth Humphreys, ESO:n tähtitieteilijä, joka myös osallistui tutkimukseen. Kiekon muodostavat pölyhiukkaset ovat planeettojen muodostumisen siemeniä, jotka törmäävät ja kasaantuvat yhä suuremmiksi tähteä kiertäviksi kappaleiksi. Tähtitieteilijät uskovat, että siellä, missä on tarpeeksi kylmää veden jäätymiseksi pölyhiukkasiin, kappaleet tarttuvat tehokkaammin yhteen. Tämä on siten ihanteellinen paikka planeettojen muodostumiselle. "Tuloksemme osoittavat, miten veden läsnäolo voi vaikuttaa planeettajärjestelmän kehittymiseen, aivan kuten tapahtui noin 4,5 miljardia vuotta sitten omassa aurinkokunnassamme", Facchini lisäsi.

Kun ALMA:n päivitykset valmistuvat ja ESO:n erittäin suuri teleskooppi, eli ELT (Extremely Large Telescope) aloittaa toimintansa vuosikymmenen kuluessa, planeettojen muodostumisesta ja veden roolista siinä tiedetään enemmän kuin koskaan. Erityisesti METIS (Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph) tulee antamaan tähtitieteilijöille upeita näkymiä planeettoja muodostavien kiekkojen sisäosista, eli alueista, joissa maankaltaiset planeetat muodostuvat.

Lisähuomiot

[1] Uusissa havainnoissa käytettiin ALMA:n Band 5- ja Band 7-vastaanottimia. Chalmers suunnitteli Band 5:n ESO:n kanssa. Se laajensi ALMA:n toimintoja uudelle taajuusalueelle, jolla voidaan havaita ja kuvata vettä läheisessä maailmankaikkeudessa. Tässä tutkimuksessa tutkimusryhmä havaitsi veden kolme spektriviivaa kahdella vastaanottimen taajuusalueella kartoittaakseen eri lämpötiloissa olevaa kiekon sisäpuolen kaasua.

Lisätietoa

Tämä tutkimus on esitelty artikkelissa nimeltään “Resolved ALMA observations of water in the inner astronomical units of the HL Tau disk”, joka julkaistaan Nature Astronomy (doi:10.1038/s41550-024-02207-w) -lehdessä.

Tutkimusryhmässä mukana ovat olleet: S. Facchini (Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano, Italia), L. Testi (Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi”, Università di Bologna, Italia), E. Humphreys (European Southern Observatory, Germany, Joint ALMA Observatory, Chile; European Southern Observatory Vitacura, Chile), M. Vander Donckt (Space sciences, Technologies & Astrophysics Research (STAR) Institute, University of Liège, Belgia), A. Isella (Department of Physics and Astronomy, Rice University, Yhdysvallat [Rice]), R. Wrzosek (Rice), A. Baudry (Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, Univ. de Bordeaux, CNRS, Ranska), M. D. Gray (National Astronomical Research Institute of Thailand, Thaimaa), A. M. S. Richards (JBCA, University of Manchester, Yhdistynyt kuningaskunta), W. Vlemmings (Department of Space, Earth and Environment, Chalmers University of Technology, Ruotsi).

ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) on kansainvälinen tähtitieteen tutkimusyksikkö, joka on ESO:n, Yhdysvaltain kansallisen tiedesäätiön NSF:n ja Japanin kansallisten luonnontiedeinstituuttien NINS:n välinen kumppanuushanke yhteistyössä Chilen tasavallan kanssa. ALMA:a rahoittavat Euroopassa sen jäsenmaiden puolesta Euroopan eteläinen observatorio (ESO), Pohjois-Amerikassa (NSF) yhteistyössä Kanadan kansallisen tutkimusneuvoston (NRC) ja Taiwanin kansallisen tiede- ja teknologianeuvoston (NSTC) kanssa, sekä Itä-Aasiassa  yhteistyössä Taiwanin Academia Sinican (AS) ja Korean tähtitieteen ja avaruustieteiden instituutin (KASI) kanssa. ALMA:n rakentamista ja toimintaa ohjaa sen jäsenmaiden puolesta 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.

Linkit

• Tutkimusartikkeli (pre-print versio, jossa on alustava otsikko)
• ALMA:n kuvia
• Lue lisää ESO:n erittäin suuresta teleskoopista omalta verkkosivulta ja lehdistötiedotteesta
• Median edustaja: 

  Tilaa uutiskirje saadaksesi julkaisusulun alaiset uutiset omalla kielelläsi

   

• Tutkija, onko sinulla kerrottavaa? Pitchaa oma tutkimuksesi

Yhteystiedot

Stefano Facchini
University of Milan
Milan, Italy
Puh.: +39 02 503 17254
Sähköposti: stefano.facchini@unimi.it

Elizabeth Humphreys
European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6541
Sähköposti: ehumphre@eso.org

Leonardo Testi
University of Bologna
Bologna, Italy
Puh.: +39 051 20 9 5763
Sähköposti: leonardo.testi@unibo.it

Mathieu Vander Donckt
University of Liege
Liege, Belgium
Puh.: +32 4 366 9721
Sähköposti: Mathieu.VanderDonckt@uliege.be

Wouter Vlemmings
Chalmers University of Technology
Gothenburg, Sweden
Puh.: +46 31 772 63 54
Sähköposti: wouter.vlemmings@chalmers.se

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
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