Pressmeddelande

Stenplaneter kan växa även kring bruna dvärgar

ALMA mäter kosmiska stoftkorn runt en misslyckad stjärna

30 november 2012

Astronomer har med hjälp av teleskopet ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) gjort en överraskande upptäckt i en skiva av stoft och damm som omger en brun dvärg. Där hittade de tecken på millimeterstora stoftkorn som påminner om kornen som har tidigare hittats i de tätare skivor som omger nyfödda stjärnor. Fyndet är en utmaning för teorier om hur stenplaneter av samma storlek som jorden bildas, och tyder på att stenplaneter kan vara ännu mer vanligt förekommande än någon tidigare trott.

Stenplaneter tros bildas i de skivor av materia som omger nyfödda stjärnor, genom att mycket små partiklar slumpmässigt kolliderar och klistrar sig fast mot varandra. Dessa pyttesmå korn, som kallas kosmiskt stoft, liknar fina sotpartiklar eller sandkorn. Runt en brun dvärg - en stjärnliknande himlakropp som är för liten för att kunna lysa klart som en stjärna - har astronomer trott att stoftkornen skulle bete sig annorlunda. Stoftskivan skulle vara för gles och partiklarna för rörliga för att de skulle kunna hålla samman efter kollisioner. Enligt dagens teorier borde de stoftkorn som ändå bildas flytta sig mot den bruna dvärgen och bort från skivans yttre delar där de skulle kunna upptäckas.

Luca Ricci, astronom vid California Institute of Technology, USA, ledde ett forskarteam med medlemmar från USA, Europa och Chile.

– Vi blev ordentligt förvånade när vi hittade millimeterstora korn i den här lilla och tunna stoftskivan. Fasta korn i den storleksklassen borde inte kunna bildas i de kalla yttre delarna av en skiva runt en brun dvärg. Ändå verkar det som att de gör det. Vi kan inte vara säkra på att en stenplanet skulle kunna bildas där, eller om en sådan till och med redan finns, men vi ser de första stegen på vägen. Vi kommer att behöva förändra våra antaganden om de förhållanden där fasta himlakroppar kan växa, säger han.

ALMA har skarpare syn än tidigare teleskop, och tack vare detta kunde teamet också lokalisera kolmonoxid i gasform omkring den bruna dvärgen. Det är första gången som man har hittat kall molekylär gas i en sådan skiva. Både den upptäckten, och de millimeterstora stoftkornen, antyder att skivan är mycket mer lik skivorna runt unga stjärnor än man tidigare trott.

Ricci och hans kollegor gjorde sina upptäckter med det delvis färdigställda teleskopet ALMA som är beläget på hög höjd i den chilenska öknen. ALMA är en växande samling av parabolantenner med otroligt hög precision som tillsammans är ett av världens största teleskop. ALMA observerar universum med banbrytande detaljrikedom och känslighet. Det “ser” universum i millimetervågsljus, vilket är osynligt för människor. Bygget av ALMA är planerat att vara färdigt 2013, men astronomer började observera med ett mindre antal antenner redan 2011.

Astronomerna riktade ALMA mot den unga bruna dvärgen ISO-Oph 102, också känd som Rho-Oph 102, i stjärnbildningsområdet Rho Ophiuchi i stjärnbilden Ormbäraren. Den bruna dvärgens massa är 60 gånger högre mer än Jupiters, men bara 0.06 gånger Solens. Den är alltså för liten för att starta de termonukleära reaktionerna som gör att vanliga stjärnor lyser. Dock skickar den ut värmestrålning tack vare den långsamma gravitationella sammandragningen och lyser med en rödaktig färg, dock mycket svagare än en vanlig stjärna.

ALMA samlade ljus med våglängder omkring en millimeter, som sändes ut av materialet i skivan, vilket först värmts upp av den bruna dvärgen. Stoftkornen i skivan skickar inte ut mycket strålning vid våglängder längre än deras fysiska storlek, och därför mäter man en karaktäristisk minskning i skivans ljusstyrka vid längre våglängder. ALMA är det perfekta instrumentet för att mäta den här minskningen och på så sätt mäta kornens storlek. Astronomerna jämförde skivans ljusstyrka vid våglängderna 0,89 mm och 3,2 mm. Ljusstyrkan minskade inte så mycket som man förväntat sig mellan 0,89 och 3,2 mm, vilket visar att åtminstone några av kornens storlek är en millimeter eller större.

Leonardo Testi från ESO är också med i teamet.

– ALMA är ett kraftfullt nytt instrument för att lösa mysterier i planetsystemens bildande. Att försöka göra vad vi gjort med ALMA med förra generations teleskop hade krävt nästan en månads observationer – vilket är praktiskt omöjligt. Men med bara en fjärdedel av ALMA:s antenner kunde vi göra den här upptäckten på mindre än en timme.

Inom en nära framtid kommer det färdiga ALMA-teleskopet vara tillräckligt kraftfullt för att göra detaljerade bilder av skivorna runt Rho-Oph 102 och andra liknande objekt. Ricci förklarar:

– Vi kommer snart inte bara kunna hitta små partiklar i sådana skivor, utan också kartlägga hur de ligger utspridda i skivorna och hur de växelverkar med gasen som vi också hittat i den här skivan. Då kommer vi förstå bättre hur planeter kommer till.

Mer information

Resultaten presenteras i en forskningsartikel i tidskriften Astrophysical Journal Letters.

Ricci och Testi arbetade tillsammans med Antonella Natta vid INAF-Osservatorio Astrofisico de Arcetri, Aleks Scholz vid Institute for Advanced Studies i Dublin och Itziar de Gregorio-Monsalvo vid Joint ALMA Observatory.

ALMA är en internationell anläggning för astronomi och ett samarbete mellan Europa, Nordamerika och Östasien i samverkan med Chile. Bygget och driften av ALMA leds för Europas del av ESO, för Nordamerika av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), som drivs av Associated Universities, Inc. (AUI), och för Östasien av Nationella astronomiska observatoriet i Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) ger gemensam ledning och gemensam organisation för bygget, driftsättning och drift av ALMA.

År 2012 är det 50 år sedan Europeiska sydobservatoriet (ESO) grundades. ESO är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 15 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop: VISTA, som observerar infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop, samt VST, det största teleskopet som konstruerats för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av det europeiska extremt stora 39 metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikeln
• Mer om ALMA hos ESO
• The Joint ALMA Observatory

Kontakter

Luca Ricci
California Institute of Technology
Tel: +1 626 395 2460
E-post: lricci@astro.caltech.edu

Leonardo Testi
ESO
Garching, Germany
Tel: +49 89 3200 6541
E-post: ltesti@eso.org

Douglas Pierce-Price
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6759
E-post: dpiercep@eso.org

John Stoke
National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
Charlottesville, VA, USA
Tel: +1 434 244 6816
E-post: jstoke@nrao.edu

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1248 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.