Ringe omkring ung stjerne tyder på, at planetdannelse er i gang

Astronomer fra Rice University og deres kolleger har for første gang kortlagt gasser i tre mørke ringe omkring en fjern stjerne. Ringene markerer rum, hvor planeter menes at have dannet sig fra støv og gas omkring stjernen.

Alle ringene omkring HD 163296 er uden støv, og det internationale forskerteam ledet af risastronom Andrea Isella er sikre på, at planeter, sandsynligvis gasgiganter med masser svarende til Saturn, er ansvarlige for at rydde de yderste. Men den indre ring har langt mere kulilte end de to andre, får dem til at tro, at der ikke findes nogen planet der. Det er stadig uforklarligt, han sagde.

"Det indre hul er mystisk, "Isella sagde." Uanset hvad der skaber strukturen, fjernes støvet, men der er stadig meget gas. "

Værket vises i denne uge i Fysisk gennemgangsbreve .

Kun 20 år efter den første eksoplanet blev opdaget, astronomer begynder at lære, hvordan planeter dannes. Tusindvis af planeter er nu i databasen, og forskere fortsætter med at forbedre deres evne til at analysere dem for livsstøttende egenskaber.

Et mål med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile, verdens største radioteleskop, der blev brugt i forskningen, er at studere protoplanetære systemer. Deres mekanik vil hjælpe forskere med at forstå, hvordan planeterne som Jorden dannede sig. (Radioteleskoper registrerer de unikke elektromagnetiske bølger udsendt af elementer og forbindelser i rummet, tillader dem at blive identificeret og målt.)

Det risledede teams målstjerne, næsten 400 lysår væk og bedst observeret fra den sydlige halvkugle, er en af ​​mange kendt for at have en stor disk af støv og gas, Sagde Isella.

"Af det materiale, der dannede denne disk, omkring 1 procent er støvpartikler og 99 procent er gas, "Sagde Isella." Så hvis du kun ser støvet, du kan ikke se, om en ring blev dannet af en planet eller et andet fænomen. For at skelne og virkelig fortælle, om der er planeter eller ej, du skal se, hvad gassen laver, og i denne undersøgelse, for første gang, vi kan se både støvet og gassen. "

De ydre ringe er 100 og 160 astronomiske enheder fra HD 163296. (En enhed er afstanden fra midten af ​​solen til Jorden.) Det er meget længere fra stjernen end tidligere antaget muligt for planetdannelse. Stjernen er for langt fra Jorden til direkte observation af planeterne, alligevel viser beviser fra den nye undersøgelse, at de sandsynligvis vil være der, rydder støv og gas fra de ydre ringe meget gerne kredsende asteroider kaldet hyrdesatellitter rydder rummet mellem ringene omkring Saturn, Sagde Isella.

Den indre ring, 60 astronomiske enheder fra sin stjerne, viste en meget større koncentration af de tre carbonmonoxidisotoper målt i forhold til støv.

"Teoretikere har foreslået andre fænomener, der kan danne mørke ringe uden planeter, "Sagde Isella. Forskerne mistænker især en:mangel på turbulens blandt ikke-ioniserede gasmolekyler i en magnetorotational ustabil" dødzone ", der tillader gas og støv at kondensere til en Saturn-lignende ring ved kanten af ​​den mørke zone snarere ringen kan også vises ved kuliltefrostlinjen, hvor gassen bliver kold nok til at kondensere.

Resultaterne lagde grundlaget for en ny observationsrunde, der lige begyndte hos ALMA. Isellas initiativ til at studere 20 stjerner med protoplanetariske diske er et af to "store programmer" (fra 24 forslag) accepteret af teleskopet. "'Stort program' betyder, at du beder om meget teleskoptid, mere end 50 timer, "Sagde Isella." Den anden, de accepterede, vil se på emissionerne fra en galakse i begyndelsen af ​​universet.

"Det betyder, at vores emne af det astronomiske samfund betragtes som en af ​​dets højeste prioriteter, " han sagde.

Isella sagde, at forskerne også vil vende tilbage til HD 163296 for at lære, hvilke andre elementer der er i disken og ringene. Opgørelse hjælper dem med at afgøre, hvilken slags planet der kan dannes ud fra materiale, der er let tilgængeligt.

"Hvis vi kender kemien i det materiale, der danner en planet, vi kan forstå planetens kemi, "sagde han. Nærhed til stjernen er også vigtig. F.eks. vand skal være langt nok fra en stjerne til at fryse rundt om korn og lade dem samle sig.

Der er en chance for, at systemer som HD 163296 og HL Tauri, to af de tre første (med TW Hydrae) observeret af ALMA for at vise protoplanetære ringe, er anomalier, han sagde. "Nu er spørgsmålet, om alle protoplanetariske diske er sådan. Har de alle denne struktur? Der er bekymring for, at dette objekt og HL Tauri er freaks, "Sagde Isella.

Svar bør komme, når den 20-stjernede undersøgelse er gennemført. "Vi begynder først at få dataene i september næste år, men det vil fortælle os meget, " han sagde.