Pressmeddelande

Nya observationer avslöjar en planetbildande stoftskiva söndersliten av sina tre centralstjärnor

3 september 2020, Skurup

Ett internationellt forskarlag har funnit det första beviset på att multipelstjärnor kan slita sönder sin omgivande planetbildande stoftskiva, förvrida den och bilda snedställda ringar. De nya forskningsresultaten indikerar att exotiska planeter, inte helt olika Tatooine i Stjärnornas krig, kan bildas i skivor runt multipelstjärnor. Resultaten baseras på observationer med Europeiska Sydobservatoriets Very Large Telescope (ESO:s VLT) och Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

I vårt eget solsystem kretsar alla planeter kring solen i samma plan, men så är inte alltid fallet, särskilt inte för planetbildande skivor runt multipelstjärnor. I den nya studien har en av dessa stjärnor undersökts: GW Orionis. Detta system ligger drygt 1300 ljusår bort i stjärnbilden Orion och består av tre stjärnor omgivna av en roterande förvriden skiva.

 

“Våra bilder avslöjar ett extremt ovanligt system där stoftskivan inte är platt utan förvriden, dessutom med en snedställd ring som har slitit sig loss från den övriga skivan” säger Stefan Kraus, professor i astrofysik vid Exeters universitet i Storbritannien, som ledde det forskningsprojekt som presenteras i dag i tidskriften Science. Den snedställda ringen är belägen i skivans mitt, nära de tre stjärnorna.

 

De nya resultaten visar också att den inre ringen innehåller omkring 30 jordmassor med material vilket borde vara tillräckligt för att bilda planeter. “Planeter som bildas i den snedställda ringen kommer att kretsa kring moderstjärnorna i starkt vinklade banor, varför vi tror att många planeter i banor med stora banlutningar kommer att upptäckas i framtiden, till exempel med ELT” säger Alexander Kreplin vid Exeters universitet som deltog i projektet, med hänvisning till ESO:s Extremely Large Telescope som beräknas vara operativt 2025. Eftersom mer än hälften av stjärnorna i Vintergatan ingår i dubbel- eller multipelstjärnsystem kan det finnas en i dag helt okänd population planeter som kretsar kring sina moderstjärnor i mycket starkt lutande och stora banor.

 

Forskarlaget observerade GW Orionis under en period av 11 år med AMBER- och GRAVITY-instrumenten på ESO:s VLT-interferometer (VLTI) i Chile. VLTI kombinerar ljuset från de olika teleskopen i VLT vilket gjorde det möjligt att studera den gravitationella dansen som de tre stjärnorna i systemet utförde, och därmed kartlägga deras banor. “Vi fann att de tre stjärnorna inte kretsar kring varandra i samma plan – deras banor lutar mot varandra och mot stoftskivans komponenter” säger Allison Young vid Exeters och Leicesters universitet och en medlem i forskarlaget.

 

Astronomerna studerade också systemet med SPHERE-instrumentet på ESO:s VLT och med ALMA, där ESO är en partner, vilket gjorde det möjligt att avbilda den inre ringen och bekräfta att den är snedställd jämfört med den övriga skivan. Med SPHERE-instrumentet kunde de för första gången se skuggan som denna ring kastade på den övriga skivan. Detta gjorde det möjligt att kartlägga den tredimensionella strukturen hos skivan.

 

Forskarna kombinerade de detaljerade observationerna med datorsimuleringar för att försöka förstå hur systemet ser ut och har utvecklats. De kunde då för första gången koppla ihop de snedställda ringarna med en teoretiskt studerad effekt som visar att gravitationskrafter från stjärnor som kretsar kring varandra i olika plan kan skapa förvridna och sönderslitna skivor. Simuleringarna kunde mycket väl återskapa skivans distinkta, snedställda ringar genom gravitationen från de tre stjärnorna i GW Orionis.

 

Ett annat forskarlag som också studerade detta system med ALMA menar att en ytterligare komponent är nödvändig för att helt förstå systemet. “Vi tror att förekomsten av en planet mellan ringarna är nödvändig för att förklara varför skivan splittrades” menar Jiaqing Bi vid Victoriauniversitetet i Kanada som ledde en studie av GW Orionis som publicerades i The Astrophysical Journal Letters i maj i år. Hans forskarlag identifierade tre stoftringar i ALMA-observationerna, där den yttersta utgjorde den största stoftringen som någonsin observerats i ett planetbildande system.

 

Framtida observationer med ESO:s ELT och andra stora teleskop kan förhoppningsvis hjälpa astronomerna att förstå fullt ut hur GW Orionis-systemet ser ut och avslöja planeter som bildas kring de tre stjärnorna.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i artikeln “A triple star system with a misaligned and warped circumstellar disk shaped by disk tearing” i det kommande numret av Science (doi: 10.1126/science.aba4633).

 

Forskarlaget utgörs av Stefan Kraus (University of Exeter, School of Physics & Astronomy, UK [Exeter]) Alexander Kreplin (Exeter), Alison K. Young (Exeter and School of Physics and Astronomy, University of Leicester, UK), Matthew R. Bate (Exeter), John D. Monnier (University of Michigan, USA [Michigan]), Tim J. Harries (Exeter), Henning Avenhaus (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), Jacques Kluska (Exeter and Instituut voor Sterrenkunde, KU Leuven, Belgium [KU Leuven]), Anna S. E. Laws (Exeter), Evan A. Rich (Michigan), Matthew Willson (Exeter and Georgia State University, USA), Alicia N. Aarnio (University of North Carolina Greensboro, USA), Fred C. Adams (Michigan), Sean M. Andrews (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA [CfA]), Narsireddy Anugu (Exeter, Michigan and Steward Observatory, University of Arizona, USA), Jaehan Bae (Michigan and Carnegie Institution for Science, Washington, USA), Theo ten Brummelaar (The CHARA Array of Georgia State University, California, USA), Nuria Calvet (Michigan), Michel Cure (Instituto de Fisica y Astronomia, Universidad de Valparaiso, Chile), Claire L. Davies (Exeter), Jacob Ennis (Michigan), Catherine Espaillat (Michigan and Boston University, USA), Tyler Gardner (Michigan), Lee Hartmann (Michigan), Sasha Hinkley (Exeter), Aaron Labdon (Exeter), Cyprien Lanthermann (KU Leuven), Jean-Baptiste LeBouquin (Michigan and Universite Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, France), Gail H. Schaefer (CHARA), Benjamin R. Setterholm (Michigan), David Wilner (CfA), and Zhaohuan Zhu (University of Nevada, USA).

 

ESO är Europas främsta mellanstatliga samarbetsorgan för astronomisk forskning och med råge världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det har 16 medlemsländer: Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Irland, Italien, Nederländerna, Polen, 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 arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot hi

 

ALMA är en internationell anläggning för astronomi och 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. Konstruktionen och driften av ALMA leds för Europas del av ESO, för Japan av Nationella astronomiska observatoriet i Japan (NAOJ) och för Nordamerika av National Radio Astronomy Observatory (NRAO), som drivs av Associated Universities, Inc. (AUI). Joint ALMA Observatory (JAO) står för övergripande ledning och organisation under konstruktionen, driftsättningen och driften av ALMA.

Länkar

• Forskningsartikel
• Interaktiv 3D-modell av GW Orionis-skivan baserad på observationer (öppna med Adoe reader för full funktionalitet)
• Representation med förstärkt verklighets av GW Orionis-ssystemet (från National Radio Astronomy Observatory)
• Foton av VLT
• Foton av ALMA
• För forskare: Berätta om din forskning!

 

Kontakter

Stefan Kraus
Associate Professor in Astrophysics, University of Exeter
Exeter, UK
Tel: +44 1392 724125
E-post: S.Kraus@exeter.ac.uk

Alexander Kreplin
Postdoctoral Research Fellow, University of Exeter
Exeter, UK
Tel: +44 1392 725571
E-post: A.Kreplin@exeter.ac.uk

Alison Young
Postdoctoral Research Associate, University of Leicester
Leicester, UK
Tel: +44 116 3736281
E-post: alison.young@leicester.ac.uk

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
E-post: pio@eso.org

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 eso2014 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.