Ny Teknik Afslører Skjulte Spædbarn Planeter, der Kredser om en Nyfødt Stjerne

23

Kunstners fortolkning af de tre protoplanets. Illustration: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello

Siden 1990’erne har forskere fundet tusindvis af exoplaneter i kredsløb om fjerne stjerner, men opdagelsen af baby protoplanets indlejret i stjernernes vidder af gas og støv, der har vist sig at være en udfordring. Et internationalt hold af astronomer har brugt en ny teknik til endelig at opdage, ikke én, men tre spædbarn planeter omkring en nyfødt stjerne—en utrolig finde, der bekræfter længe har haft antagelser om planetdannelse.

Normalt, exoplaneter er opdaget, når de bevæger sig i front af deres værtsstjerne, hvilket resulterer i en kort dæmpning effekt, eller når deres tyngdekraften får en stjerne til jiggle nogensinde så lidt. Men disse teknikker ikke egner sig meget godt til den undersøgelse af protoplanetariske disks—mørke flader fyldt med sten, støv og gas. Dette er et problem, fordi forskerne vil meget gerne finde protoplanets; det vil teori er, at planeter dannes inden for disse diske, men astronomer har faktisk aldrig set denne proces i handling, ej heller har de nogensinde fundet et spædbarn planet inden for disse støvede væksthuse. Men det er nu ændret sig, takket være to nye artikler offentliggjort i dag i tidsskriftet Astrophysical Journal Letters.

Ved hjælp af Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile, to hold af astronomer har opdaget tre spædbarn planeter omkring HD 163296, en ung stjerne, der ligger omkring 330 lysår fra Jorden. Denne stjerne er to gange størrelsen af vores egen Sol, men på fire millioner år gammelt, det er blot en tusindedel af Solens alder. At opdage nye planeter astronomer har anvendt en ny teknik, der detekterer unormale mønstre af strømmende gas i planet-dannelse-diske.

Forskerholdet, der er ledet af Richard Teague, en astronom ved University of Michigan, fandt et par af Jupiter-samlet protoplanets ligger 7.4 milliarder miles (12 millioner km) og 13 milliarder miles (21 millioner km) fra stjerne—det er 80 og 140 gange afstanden fra Jorden til Solen (AU), hhv.

Selvstændigt, astronom Christopher Pinte og hans team fra Monash University i Clayton, Australien, fundet en planet, en smule længere ud, omkring 24 milliarder miles (39 milliarder km) fra den stjerne, eller 260 AU. Alle tre planeter, der var fast forankret i HD 163296 er protoplanetariske disk.

ALMA billede viser en “skævhed” i bølgelængden af strømmende gas i den protoplanetariske disk, der er i kredsløb omkring spædbarn stjerne HD 163296.Billede: ESO, ALMA ESO/NAOJ/NRAO; Pinte et al.

ALMA har været brugt før til at studere protoplanetariske diske, men denne gang omkring teleskopet blev brugt til at tage en meget nøjere, specielt på den måde, kulilte (CO) gas strømme inden for denne planet-forming region. Kulmonoxid-molekyler afgiver en karakteristisk millimeter-bølgelængder signatur, som ALMA er i stand til at opdage. Astronomer bruger Doppler skift for at se, hvordan denne gas bevæger sig indenfor disken. Alt andet lige—i det mindste fra en gravitationel perspektiv—gassen skal flyde i en lind, forudsigeligt mønster. Men det er ikke, hvad astronomerne så. På tre specifikke områder inden for den protoplanetariske disk, gas gør dramatiske bevægelser i form af skiftende kulilte bølgelængder. Disse bevægelser, astronomerne argumentere for, er at være forårsaget af massive objekter, som de fortolker de tre protoplanets. Effekten kan være i forhold til den måde, vandet hvirvler form i en flod omkring store sten.

Mind the gap: Dette ALMA billede viser store forskelle inden for en protoplanetariske disk, som måske eller måske ikke være forårsaget ved at danne planeter. Billede: ESO, ALMA ESO/NAOJ/NRAO; A. Isella; B. Saxton NRAO/AUI/NSF

Tidligere undersøgelser (også bruge ALMA), der er fremhævet tilstedeværelsen af store huller i protoplanetariske skiver. Disse huller, det blev teoretiseret, var forårsaget ved at danne planeter. Der kan meget vel være tilfældet, men beviserne var svage i bedste fald, og de data, der er anvendt i disse undersøgelser ikke kunne bruges til at vurdere størrelsen af de formodede planeter. Den nye teknik, der kan gøre netop dette, og samtidig giver en overlegen måde at skinnede inde i disse planet-dannelse-diske til at se, hvad der rent faktisk foregår inde.

Det er et spændende resultat, der viser ALMA ‘ s evne til at opsnuse baby planeter. Succesen af denne nye teknik betyder også, andre protoplanetariske diske bør undersøges på en lignende måde. Og ja, begge hold har planer om at gøre netop det.

[Astrophysical Journal Letters, Astrophysical Journal Letters]