Pressmeddelande

ALMA ser strömmarna som planeter bildas ur

Eggande tecken på flöden som matar hungriga jätteplaneter

2 januari 2013

Astronomer har med teleskopet ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) för första gången sett en viktig fas i hur stora planeter föds. Vidsträckta strömmar av gas flödar över en hålighet i skivan runt en ung stjärna. Det är första gången sådana strömmar, som antas bero på stora planeter i skivan som slukar gas, har observerats direkt. Resultaten publiceras i forskningstidskriften Nature den 2 januari 2013.

Det internationella teamet studerade den unga stjärnan HD 142527, som ligger ungefär 450 ljusår från jorden och är omgiven av en skiva av gas och kosmiskt stoft. Skivan är återstoden av det större moln som stjärnan bildades från. Stoftskivan är delad i en inre och en yttre del, och håligheten mellan dessa delar antas ha karvats ut av nyfödda gasplaneter som röjt bort gasen medan de växer. Den inre skivan sträcker sig från stjärnan till motsvarande Saturnus omloppsbana i vårt solsystem, medan den yttre skivan börjar 14 gånger längre ut. Den yttre skivan sträcker sig inte hela vägen runt stjärnan, istället har den formen av en hästsko, vilket antagligen har orsakats av gravitationen från gasplaneterna.

Enligt teorier för hur planetsystem bildas växer gasjättarna genom att fånga in gas från den yttre skivan i strömmar som bildar broar över håligheterna i skivan.

Simon Casassus vid Universidad de Chile har lett studien.

- Astronomerna har förutspått att de här strömmarna måste finnas, men det här är de första gången vi har kunnat se dem direkt. Tack vara det nya ALMA-teleskopet har vi kunnat göra direkta observationer som belyser teorierna för hur planeter bildas!

Casassus och hans team använde ALMA för att leta efter gas och kosmiskt stoft omkring stjärnan, och kunde se finare detaljer samt se närmare stjärnan än vad man kunnat göra med tidigare teleskop. En stor fördel är att ALMA:s observationer vid submillimetervåglängder inte alls påverkas av ljuset från stjärnan, vilket är ett problem när man studerar planetsystem vid infraröda eller synliga våglängder.

Sebastián Pérez, också vid Universidad de Chile är medlem i teamet.

- Vi tror att det finns en stor planet gömd i var och en av strömmarna, som de också ger upphov till. Planeterna växer genom att dra till sig gas från den yttre skivan, men de har dåligt bordskick: det som blir över rör sig sedan mot den inre skivan omkring stjärnan.

Observationerna svarar också på en annan fråga om skivan runt HD 142527. Eftersom stjärnan i mitten fortfarande växer genom att fånga upp material från den inre skivan, borde den skivan redan varit uppäten om den inte på något sätt blev kontinuerligt påfyllt. Teamet kunde räkna ut att hastigheten med vilken den överblivna gasen strömmar in i den inre skivan är precis så att den hela tiden fyller på den inre skivan, samt matar den växande stjärnan.

Det är också första gången man har hittat diffus gas i hålet i skivan.

- Astronomerna har länge letat efter sådan gas men tidigare har vi bara haft indirekta bevis för att den finns. Med ALMA kan vi se den direkt, förklarar Gerrit van der Plas, en annan av teammedlemmarna vid Universidad de Chile.

Denna diffusa gas som finns i skivans hål är ytterligare bevis för att strömmarna orsakas av gasjättar, och inte större objekt som till exempel en stjärna.

- En andra stjärna borde ha rensat hålet på gas, och inte lämnat någon kvar. Genom att studera hur mycket gas som finns kvar kan vi precicera massorna hos objekt som rensat hålet, lägger Pérez till.

Planeterna då? Cassasus förklarar att även om man inte detekterade dem direkt, är teammedlemmarna inte överraskade.

- Vi har tidigare letat efter planeterna med de bästa instrumenten för infrarött ljus på andra teleskop, men inte hittat dem. Vi förväntar oss att planeterna som håller på att bildas är djupt inbäddade i gasströmmarna, som inte går att se igenom, och därför finns det små chanser att direkt se planeterna.

Trots det försöker nu astronomerna lista ut mer om de misstänkta planeterna genom att studera gasströmmarna samt den tunna gasen. ALMA är fortfarande under uppbyggnad och har ännu inte nått sin fulla förmåga. När teleskopet är färdigt kommer observationerna vara ännu skarpare, och om man då skulle observera strömmarna igen skulle teamet kunna bestämma planeternas egenskaper, inklusive deras massa.

Mer information

Resultaten presenteras i en forskningsartikel “Flows of gas through a protoplanetary gap” som publiceras i tidskriften Nature den 2 januari 2013.

Teamet består av S. Casassus (Universidad de Chile, Chile, Millennium Nucleus for Protoplanetary Disks — Ministry of Economy, Chilean Government), G. van der Plas (Universidad de Chile, Chile), S. Pérez M. (Universidad de Chile, Chile), W. R. F. Dent (Joint ALMA Observatory, Chile; Europeiska Sydobservatoriet, Chile), E. Fomalont (NRAO, USA), J. Hagelberg (Observatoire de Genève, Schweiz), A. Hales (Joint ALMA Observatory, Chile; NRAO, USA), A. Jordán (Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile), D. Mawet (Europeiska Sydobservatoriet, Chile), F. Ménard (CNRS / INSU, Frankrike; Universidad de Chile, Chile; CNRS / UJF Grenoble, Frankrike), 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 ( Europeiska Sydobservatoriet , Chile), B. Ercolano (Ludwig-Maximillians-Universität, Tyskland), H. Canovas (Universidad Valparaiso, Chile), P. E. Román (University of Chile, Chile), V. Salinas (Universidad de Chile, Chile).

ALMA är en internationell anläggning för astronomi och är ett samarbete mellan Europa, Nordamerika och Ostasien i samverkan med Chile. I Europa stöds ALMA av ESO, i Nordamerika av US National Science Foundation (NSF) i samarbete med Kanadas National Research Council (NRC) samt av Taiwans Nationella vetenskapsråd (NSC), i Ostasien av Nationella instituten för naturvetenskap (NINS) i Japan i samarbete med Academia Sinica (AS) i Taiwan. 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 Ostasien av Nationella astronomiska observatoriet i Japan (NAOJ). Joint ALMA Observatory (JAO) ger gemensam ledning och gemensam organisation för bygget, driftsättning och drift av ALMA.

ESO, Europeiska sydobservatoriet, 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
• Simulering som visar strömmarna och håligheten som skapats av två planeter i en skiva runt en stjärna. Videon roterar för att en av planeternas position inte ska ändras. Video: S. Casassus et al.
• Simulering som visar strömmarna och håligheten som skapats av en planet i en skiva runt en stjärna. Videon roterar för att planetens position inte ska ändras. Video: S. Casassus et al.
• Mer om ALMA hos ESO
• Joint ALMA Observatory

Kontakter

Simon Casassus
Universidad de Chile
Santiago, Chile
Tel: +56 2 9771137
E-post: scasassus@u.uchile.cl

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

John Stoke
National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
Charlottesville, 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 eso1301 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.