Kollisioner genererer gas i affaldsskiver

Ved at undersøge den atomare kulstoflinje fra to unge stjernesystemer - 49 Ceti og Beta Pictoris - havde forskerne fundet atomart kulstof i skiven, første gang denne observation er blevet foretaget ved sub-millimeter bølgelængde, antyder, at gassen i affaldsskiver ikke er primordial, men snarere genereres fra en proces med kollisioner, der finder sted i affaldsskiven.

Mange unge stjerner, samt mere midaldrende stjerner som vores sol, har "affaldsskiver" - som Oort-skyen i vores eget solsystem - der menes at være rester af systemets dannelse. For nylig, radioobservationer har påvist gas i en række af sådanne diske, men det var ikke klart, hvorfor gassen var der. Der er to hovedhypoteser:enten er gassen urgas fra den oprindelige gassky, der dannede stjernen, eller det stammer fra kollisioner mellem objekter på disken.

På jagt efter en løsning på dette problem, et hold fra RIKEN Star and Planet Formation Laboratory besluttede at se på emissioner af kulstof, som er vigtige, da de kan give fingerpeg om gassens oprindelse. Normalt, kulstof vil for det meste eksistere i molekylær form, som kulilte. Ultraviolet lys fra den centrale stjerne vil "adskille" atomerne, skabe frit atomart kulstof, men normalt rekombinerer en kemisk reaktion - medieret af brint - kulstoffet til CO. hvis der ikke er brint, så finder reaktionen ikke sted, og kulstoffet forbliver i sin atomare tilstand.

Aya Higuchi, avisens første forfatter, udgivet i Astrofysiske tidsskriftsbreve , var i stand til at bruge det ti meter lange Atacama Submillimeter Telescope Experiment (ASTE) i Chile til at undersøge den atomare kulstoflinje fra to unge stjernesystemer - 49 Ceti og Beta Pictoris - der vides at have affaldsskiver. De sammenlignede derefter dette fra data om CO taget af Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en række teleskoper i samme anlæg. "Vi blev overraskede, " hun siger, "at finde atomart kulstof i skiven, første gang denne observation er blevet foretaget ved sub-millimeter bølgelængde. Men mere end vi var overraskede over, hvor meget der var. Det var omtrent lige så almindeligt som kulilte."

Implikationen, i det mindste for disse to stjernesystemer, er, at der er meget lidt brint til at drive kulstoffet tilbage til CO. Fordi brint udgør det meste af gassen i protoplanetariske skyer, dette antyder, at gassen ikke er primordial, men snarere genereres fra en proces, der finder sted i affaldsskiven. Der er fundet gas i andre affaldsskiver, men findes ikke i alle. Higuchi siger, "Hvis vi kan udføre lignende målinger på andre unge stjerner, det vil hjælpe med at afklare oprindelsen af ​​gassen i affaldsskiven. Vores data her tyder på, at gassen er sekundær."

Ser på fremtiden, fortsætter hun, "Dette arbejde vil også hjælpe med at forstå, hvordan en protoplanetarisk skive udvikler sig til en affaldsskiver ved at skelne oprindelsen af ​​gassen i skiverne."