Kigger ind i hjertet af planetdannelsen

For første gang, astronomer har været i stand til at kigge ind i hjertet af planetdannelse, registrering af temperaturen og mængden af ​​gas til stede i de regioner, der er mest produktive til fremstilling af planeter.

Planeter dannes i blussede diske af gas og støv - små partikler sammensat af støv og is - omkring unge stjerner. Mere specifikt, planeter dannes i midten af ​​denne disk, eller midten af ​​disken set kant på. Men indtil nu, astronomer har ikke været i stand til at observere dette mellemfly, fordi gasser i disken var for uigennemsigtige.

"Vi har tidligere observeret diske i processen med at lave planeter, men vores observationer ridsede kun overfladen, "sagde Edwin Bergin, formand for U-M afdeling for astronomi. "Da vi udlede densitet, temperatur og tyngdehastighed - hvad fysikken ved planetens fødsel er - vi prøvede ikke det område, hvor planeter bliver født. "

I stedet, forskere måtte stole på observationer foretaget på diskens overflade. Nu, Bergin og hans team, som inkluderer postdoktor Ke Zhang, har udviklet en metode, der giver dem mulighed for at kigge ind i det midterfly - i dette tilfælde, en disk omkring 180 lysår væk med en stjerne omkring 0,8 gange massen af ​​vores egen sol.

For at observere temperatur og andre betingelser for planetens fødsel, astronomer kunne bruge molekylært brint, som er det mest udbredte molekyle i en planet eller stjernedannelsesregion. Men molekylært brint udsender ikke ved de kolde temperaturer, der er forbundet med planetfødsler. Så astronomerne skal fokusere på et andet molekyle, der eksisterer sammen med molekylært brint. De kalder dette forskellige molekyle for et "sporstofmolekyle" - en proxy for molekylært brint. I denne avis, holdet bruger en sjælden form for kulilte som et sporstofmolekyle.

Deres fund viser, at det millimeterbølgelængdelys, der naturligt udsendes fra denne sjældne form for kulilte, klart sporer mellemplanet-for første gang afslører planetdannelse for vores teleskoper. I dette tilfælde, astronomernes observationer var afhængige af Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, en international astronomifacilitet baseret i Chile, der måler radiobølgelængder udsendt af molekyler i disse fjerne diske.

Baseret på fordelingen af ​​dette kulilte, astronomerne var i stand til at beregne, hvor meget masse der er tilgængelig på det planetdannende mellemplan. Ved hjælp af en anden sjælden form for kulilte, forskerne målte også temperaturen i regionen baseret på, hvor stærkt molekylet glødede.

"Hvis du vil forstå dannelsen af ​​vores solsystem, og hvorfor der er så mange forskellige exoplanetsystemer, vi er nødt til at forstå mellemplanet, "Sagde Zhang." Det er det plan, hvor du har det meste af massen koncentreret - det er her magien sker. "

Et andet centralt fund af papiret er den første direkte måling af det, der kaldes kulilte -snelinjen. Denne snelinie er den radius, ved hvilken kulilte fryser i mellemplanet. Ud over denne radius, varmen fra stjernen kan ikke længere holde kulilte som en damp ved midterflyet, og kulilte fryser som is på overfladen af ​​støvkorn.

Det er også vigtigt at kunne observere midterplanets snelinie direkte for at forstå de betingelser, hvorunder planeter dannes, Siger Zhang. Kulilte kan have en lignende rolle som vand i dannelsen af ​​vores eget solsystem.

"Vand, når det kondenserer, tilføjer en masse fast masse til opbygningen af ​​en planetkerne, "Sagde Zhang." Vand gør disse faste stoffer mere klæbrige, så de kan vokse hurtigere. Astronomer har mistanke om, at kulmonoxid -snelinjen har en lignende indvirkning som vandets snelinie. "

Forskerne håber ved siden af ​​at kunne bruge deres observationer af denne skives snelinie til at teste teorier om, hvordan snelinjer letter planetdannelse på andre diske.

"Med mulighederne i Atacama Array og denne nye teknik, astronomer kan endelig spore planetdannelse i aktion, "Bergin sagde." Dette er kritisk information, der er nødvendig for at bekræfte teorier om planetarisk fødsel, og vores masseregnskab tyder på, at planetdannelse er begyndt, og denne disk er godt i gang med at lave nye planeter. "