Visualisering af debris disk roller derby for at forstå planetarisk systemudvikling

Når planeterne først begynder at dannes, eftervirkningerne af processen efterlader en ring af stenet og iskoldt materiale, der roterer og kolliderer omkring den unge centrale stjerne som et himmelsk roller-derby. Analoger til vores eget solsystems Kuiperbælt, disse skiver af affald, der er tilbage fra planetdannelsen, kan detekteres af astronomer og studeres for at hjælpe med at forstå de processer, der skaber planetsystemer.

At bestemme, hvordan tyngdekraften af ​​eksisterende planeter påvirker en disks arkitektur er et vigtigt studieområde. Det meste af denne forskning fokuserer på, hvordan planeter, der findes inde i affaldsskiven, definerer dens form, som er en af ​​de få diskkarakteristika, der kan observeres direkte fra Jorden. Nyt arbejde ledet af Carnegies Erika Nesvold ser på, hvordan en skive påvirkes af en planet, der eksisterer ud over dens yderste kant, og demonstrerer, at skivens form kan indikere, om planeten er dannet ud over skiven, eller oprindeligt eksisterede inde i disken og bevægede sig udad over tid. Værket er udgivet af The Astrophysical Journal Letters .

Star HD 106906 er perfekt til at studere dette fænomen. Den har en kæmpe planet, omkring 11 gange massen af ​​Jupiter, kredser meget langt væk fra sin værtsstjerne, mindst 650 gange afstanden mellem Jorden og vores egen Sol. denne planet, HD 107906b, kredser uden for sin stjernes affaldsskive, som er omkring ti gange tættere på stjernen, end den er.

Nesvold og hendes kolleger, Smadar Naoz og Michael Fitzgerald fra UCLA, modelleret HD 106906-systemet for bedre at forstå, hvordan en ydre planet påvirker strukturen af ​​en affaldsskive.

"Vi var i stand til at skabe den kendte form af HD 106906's affaldsskive uden at tilføje en anden planet i systemet, som nogle havde foreslået var nødvendigt for at opnå den observerede arkitektur, sagde Nesvold.

Singlen, en fjern gigantisk planets tyngdekraft var i stand til at påvirke affaldet på den helt rigtige måde for at producere systemets flade, ikke-cirkulær ring og for at tage højde for diskens observerede form og funktioner.

Hvad mere er, Nesvolds model var i stand til at hjælpe hende og holdet bedre med at forstå planetens kredsløb og sandsynlige dannelseshistorie for planeten HD 106906b. Holdets resultater indikerer, at i modstrid med nogle forudsigelser, det er sandsynligt, at planeten er dannet uden for disken. Hvis planeten var dannet inde i skiven og bevæget sig udad, skiven ville have fået en anden form end den, astronomerne kan se i systemet.

"Andre affaldsskiver, der er formet af indflydelsen fra fjerne gigantiske planeter, er sandsynligvis sandsynlige, " tilføjede Nesvold. "Mit modelleringsværktøj kan hjælpe med at genskabe og visualisere, hvordan de forskellige funktioner ved disse diske blev til og forbedre vores forståelse af planetarisk systemudvikling generelt."