Artist ‘ s interpretatie van de drie protoplanets. Illustratie: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello
Sinds de jaren 1990, de wetenschappers hebben ontdekt dat duizenden van exoplaneten in een baan rond de verre sterren, maar de ontdekking van baby protoplanets ingebed in stellaire vlakten van gas en stof zich heeft bewezen als een uitdaging. Een internationaal team van astronomen heeft gebruikt een nieuwe techniek om eindelijk te ontdekken van niet één, maar drie baby planeten rond een pasgeboren ster—een ongelooflijk vinden dat de bevestiging van de lang gekoesterde aannames over de planeet vorming.
Normaal gesproken, exoplaneten worden ontdekt wanneer ze bewegen in de voorkant van hun moederster, wat resulteert in een korte verduistering, of wanneer hun zwaartekracht op een ster te schudden ooit zo iets. Maar deze technieken niet lenen zich zeer goed aan de studie van protoplanetaire schijven—duistere zeeën gevuld met stenen, stof en gas. Dit is een probleem omdat wetenschappers zou heel graag willen detecteren protoplanets; de theorie gaat is dat planeten ontstaan binnen deze schijven, maar astronomen hebben nooit in het echt gezien dit proces in actie, noch hebben ze ooit ontdekt een kind planeet binnen deze stoffige incubators. Maar dat is nu veranderd, dankzij twee nieuwe papieren, dat vandaag is gepubliceerd in Astrophysical Journal Letters.
Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili, twee teams van astronomen hebben ontdekt dat de drie baby planeten rond HD 163296, een jonge sterren en ligt op ongeveer 330 lichtjaar van de Aarde. Deze ster is twee keer de grootte van onze Zon, maar om vier miljoen jaar oud, het is slechts een duizendste van de Zon leeftijd. Voor het detecteren van de nieuwe planeten, de astronomen gebruik gemaakt van een nieuwe techniek die detecteert afwijkende patronen van stromend gas binnen planeet-vormende schijven.
Het team, geleid door Richard Teague, een astronoom van de Universiteit van Michigan, vond een paar van Jupiter-massale protoplanets gelegen 7,4 miljard km (12 miljard km) en het 13 miljard km (21 miljoen kilometer van de ster—dat is 80 en 140 keer de afstand van de Aarde tot de Zon (AU), respectievelijk.
Onafhankelijk, astronoom Christopher Pinte en zijn team van de Monash University in Clayton, Australië, een planeet gevonden die een beetje verder uit, ongeveer 24 miljard km (39 miljard kilometer van de ster, of 260 AU. Alle drie de planeten werden stevig ingebed in HD 163296 de protoplanetaire schijf.
ALMA beeld van een “kink” in de golflengte van het stromende gas in de protoplanetaire schijf in een baan rond de baby star HD 163296.Afbeelding: ESO, ALMA bij ESO/NAOJ/NRAO; Pinte et al.
ALMA heeft al eerder gebruikt om de studie van protoplanetaire schijven, maar deze keer was de telescoop wordt gebruikt om te nemen een kijkje dichterbij, specifiek op de manier koolmonoxide (CO) het gas stroomt binnen deze planeet-vormende regio. Koolmonoxide-moleculen geven een onderscheidende millimeter-golflengte licht handtekening, die ALMA is in staat om te detecteren. Astronomen gebruiken de Doppler shift om te zien hoe dit gas beweegt zich in de schijf. Alle dingen gelijk zijn—in ieder geval van een gravitatie-perspectief—het gas moet stromen in een vast, voorspelbaar patroon. Maar dat is niet wat de astronomen hebben gezien. Op drie specifieke regio ‘ s binnen de protoplanetaire schijf, het gas maakt dramatische bewegingen in de vorm van het verschuiven van koolmonoxide golflengten. Deze bewegingen, de astronomen beweren, worden veroorzaakt door grote voorwerpen, die zij interpreteren de drie protoplanets. Het effect kan worden vergeleken met de manier waarop water eddies vorm in een rivier rond de grote rotsen.
Eerdere onderzoeken (ook met behulp van ALMA) gewezen op de aanwezigheid van grote lacunes in protoplanetaire schijven. Deze hiaten, het was een theorie, werden veroorzaakt door de vorming van planeten. Dat kan heel goed het geval zijn, maar het bewijs is indirect op zijn best, en de gegevens die gebruikt zijn in deze studie niet kon worden gebruikt voor het schatten van de omvang van de vermoedelijke planeten. De nieuwe techniek kan exact dat te doen, terwijl het verstrekken van een superieure manier van samenwerken binnen deze planeet-vormende schijven om te zien wat er werkelijk gaande is binnen.
Het is een spannend resultaat, dat toont ALMA ‘ s vermogen om te ruiken baby planeten. Het succes van deze nieuwe techniek betekent ook andere protoplanetaire schijven moet worden bestudeerd in een soortgelijke manier. En inderdaad, beide teams zijn van plan om exact dat te doen.
[Astrophysical Journal Letters, Astrophysical Journal Letters]