Skulptur af solsystemer:SPHERE-instrument afslører protoplanetariske skiver, der er formet af nyfødte planeter

Skarpe nye observationer har afsløret slående træk i planetdannende skiver omkring unge stjerner. SPHERE instrumentet, monteret på ESO's Very Large Telescope, har gjort det muligt at observere den komplekse dynamik i unge solsystemer. De nyligt offentliggjorte resultater fra tre hold af astronomer viser SPHEREs imponerende evne til at fange den måde, planeter skulpturerer de skiver, der danner dem - og afslører kompleksiteten i det miljø, hvori nye verdener dannes.

Tre hold af astronomer har gjort brug af SPHERE, et avanceret exoplanetjagtinstrument på Very Large Telescope (VLT) ved ESO's Paranal Observatory, for at kaste lys over den gådefulde udvikling af spæde planetsystemer. De seneste års eksplosion i antallet af kendte exoplaneter har gjort studiet af dem til et af de mest dynamiske felter i moderne astronomi.

I dag er det kendt, at planeter dannes af store skiver af gas og støv, der omkranser nyfødte stjerner, kendt som protoplanetariske skiver. Disse kan strække sig over tusinder af millioner af kilometer. Over tid, partiklerne i disse protoplanetariske skiver støder sammen, kombineres og til sidst bygges op til kroppe på størrelse med planeter. Imidlertid, de finere detaljer i udviklingen af ​​disse planetdannende skiver forbliver mystiske.

SPHERE er en nylig tilføjelse til VLT's udvalg af instrumenter og med dens kombination af nye teknologier, det giver en kraftfuld metode til direkte at afbilde de fine detaljer af protoplanetariske skiver. Samspillet mellem protoplanetariske skiver og voksende planeter kan forme skiverne i forskellige former:store ringe, spiralarme eller skyggede hulrum. Disse er af særlig interesse, da der endnu ikke findes en entydig forbindelse mellem disse strukturer og de skulpturelle planeter; et mysterium, som astronomer gerne vil løse. Heldigvis, SPHEREs specialiserede egenskaber gør det muligt for forskerhold at observere disse slående træk ved protoplanetariske skiver direkte.

For eksempel, RX J1615 er en ung stjerne, som ligger i stjernebilledet Scorpius, 600 lysår fra Jorden. Et hold ledet af Jos de Boer, fra Leiden Observatory i Holland, fandt et komplekst system af koncentriske ringe omkring den unge stjerne, danner en form, der ligner en titanisk version af ringene, der omkranser Saturn. Sådan en indviklet skulptur af ringe i en protoplanetarisk skive er kun blevet afbildet en håndfuld gange før, og endnu mere spændende, hele systemet ser ud til at være kun 1,8 millioner år gammelt. Skiven viser antydninger af at være formet af planeter, der stadig er under dannelse.

Alderen på den nyligt opdagede protoplanetariske skive gør RX J1615 til et fremragende system, da de fleste andre eksempler på protoplanetariske skiver, der er opdaget indtil videre, er relativt gamle eller udviklede. De Boers uventede resultat blev hurtigt gentaget af resultaterne af et hold ledet af Christian Ginski, også af Leiden Observatory. De observerede den unge stjerne HD 97048, beliggende i stjernebilledet Chamaeleon, omkring 500 lysår fra Jorden. Gennem omhyggelig analyse, de fandt ud af, at den unge skive omkring denne stjerne også er blevet til koncentriske ringe. Symmetrien af ​​disse to systemer er et overraskende resultat, da de fleste protoplanetariske systemer indeholder et væld af asymmetriske spiralarme, tomrum og hvirvler. Disse opdagelser øger markant antallet af kendte systemer med flere meget symmetriske ringe.

Et særligt spektakulært eksempel på den mere almindelige asymmetriske skive blev fanget af en gruppe astronomer ledet af Tomas Stolker fra Anton Pannekoek Institute for Astronomy, Holland. Denne disk omgiver stjernen HD 135344B, omkring 450 lysår væk. Selvom denne stjerne er blevet grundigt undersøgt i fortiden, SPHERE tillod holdet at se stjernens protoplanetariske skive mere detaljeret end nogensinde før. Det store centrale hulrum og to fremtrædende spiralarmlignende strukturer menes at være skabt af en eller flere massive protoplaneter, bestemt til at blive Jupiter-lignende verdener.

Ud over, fire mørke streger, tilsyneladende skygger kastet af bevægelsen af ​​materiale inden for HD 135344B's disk, blev observeret. Bemærkelsesværdigt, en af ​​stregerne ændrede sig mærkbart i månederne mellem observationsperioderne:et sjældent eksempel på observation af planetarisk udvikling forekommer i realtid, antyder ændringer, der forekommer i de indre diskregioner, som ikke direkte kan detekteres af SPHERE. Udover at producere smukke billeder, disse flimrende skygger giver en unik måde at undersøge dynamikken i de inderste skiveområder.

Som med de koncentriske ringe fundet af de Boer og Ginski, Disse observationer fra Stolkers hold beviser, at det komplekse og skiftende miljø i skiverne omkring unge stjerner stadig er i stand til at producere overraskende nye opdagelser. Ved at opbygge en imponerende mængde viden om disse protoplanetariske skiver, disse hold træder tættere på at forstå, hvordan planeter former de skiver, der danner dem – og derfor forstå selve planetdannelsen.