Kæmpe exoplanetjægere:Se efter affaldsskiver

Der er intet kort, der viser alle de milliarder af exoplaneter, der gemmer sig i vores galakse - de er så fjerne og svage sammenlignet med deres stjerner, det er svært at finde dem. Nu, astronomer på jagt efter nye verdener har etableret en mulig vejviser for gigantiske exoplaneter.

En ny undersøgelse viser, at gigantiske exoplaneter, der kredser langt fra deres stjerner, er mere tilbøjelige til at blive fundet omkring unge stjerner, der har en skive af støv og snavs end dem uden skiver. Studiet, udgivet i The Astronomisk Tidsskrift , fokuseret på planeter mere end fem gange massen af ​​Jupiter. Denne undersøgelse er den hidtil største af stjerner med støvede snavs, og har fundet det bedste bevis endnu på, at gigantiske planeter er ansvarlige for at holde det materiale i skak.

"Vores forskning er vigtig for, hvordan fremtidige missioner vil planlægge, hvilke stjerner der skal observeres, " sagde Tiffany Meshkat, hovedforfatter og assisterende forsker ved IPAC/Caltech i Pasadena, Californien. Meshkat arbejdede på denne undersøgelse som postdoktor ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena. "Mange planeter, der er fundet ved direkte billeddannelse, har været i systemer, der havde affaldsdiske, og nu ved vi, at støvet kan være indikatorer for uopdagede verdener."

Astronomer fandt ud af, at sandsynligheden for at finde gigantiske planeter med lang tid er ni gange større for stjerner med affaldsskiver end stjerner uden skiver. Caltech kandidatstuderende Marta Bryan udførte den statistiske analyse, der bestemte dette resultat.

Forskere kombinerede data fra 130 enkeltstjernede systemer med snavsdiske opdaget af NASAs Spitzer Space Telescope, og sammenlignede dem med 277 stjerner, der ikke ser ud til at være vært for diske. De to stjernegrupper var mellem få millioner og 1 milliard år gamle. Af de 130 stjerner, 100 blev tidligere scannet for exoplaneter. Som en del af denne undersøgelse, forskere fulgte op på de andre 30 ved hjælp af W. M. Keck -observatoriet på Hawaii og European Southern Observatory's Very Large Telescope i Chile. De opdagede ingen nye planeter i de 30 systemer, men de ekstra data hjalp med at karakterisere overflod af planeter i systemer med diske.

Forskningen løser ikke direkte, hvorfor de gigantiske exoplaneter ville forårsage dannelse af affaldsskiver. Undersøgelsesforfattere antyder, at gigantiske planeters massive tyngdekraft får små kroppe kaldet planetesimaler til at kollidere voldsomt, i stedet for at danne ordentlige planeter, og forblive i kredsløb som en del af en disk.

"Det er muligt, at vi ikke finder små planeter i disse systemer, fordi tidligt, disse massive kroppe ødelagde byggestenene på klippeplaneter, sender dem til at smadre ind i hinanden ved høje hastigheder i stedet for forsigtigt at kombinere, " sagde medforfatter Dimitri Mawet, en Caltech lektor i astronomi og en JPL seniorforsker.

På den anden side, gigantiske exoplaneter er nemmere at opdage end klippeplaneter, og det er muligt, at der er nogle i disse systemer, som endnu ikke er fundet.

Vores eget solsystem er hjemsted for gasgiganter, der er ansvarlige for at lave "affaldsbælter" - asteroidebæltet mellem Mars og Jupiter, formet af Jupiter, og Kuiperbæltet, formet af Neptun. Mange af de systemer, Meshkat og Mawet studerede, har også to seler, men de er også meget yngre end vores - op til 1 milliard år gamle, sammenlignet med vores systems nuværende alder på 4,5 milliarder år. Ungdommen i disse systemer forklarer til dels, hvorfor de indeholder meget mere støv - som følge af kollisioner af små kroppe - end vores gør.

Et system diskuteret i undersøgelsen er Beta Pictoris, som er direkte afbildet fra jordbaserede teleskoper. Dette system har en affaldsskive, kometer og en bekræftet exoplanet. Faktisk, videnskabsmænd forudsagde denne planets eksistens længe før den blev bekræftet, baseret på tilstedeværelsen og strukturen af ​​den fremtrædende disk.

I et andet scenarie, tilstedeværelsen af ​​to støvbælter i en enkelt affaldsskive antyder, at der sandsynligvis er flere planeter i systemet, hvis tyngdekraft opretholder disse bælter, som det er tilfældet i HR8799-systemet med fire gigantiske planeter. Kæmpeplaneternes gravitationskræfter skubber forbipasserende kometer ind mod stjernen, som kunne efterligne perioden i vores solsystems historie for omkring 4 milliarder år siden kendt som Late Heavy Bombardment. Forskere mener, at i den periode, migration af Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun afbøjede støv og små kroppe ind i Kuiper- og asteroidebælterne, vi ser i dag. Da solen var ung, der ville også have været meget mere støv i vores solsystem.

"Ved at vise astronomer, hvor fremtidige missioner som NASAs James Webb -rumteleskop har deres bedste chance for at finde kæmpe eksoplaneter, denne forskning baner vejen for fremtidige opdagelser, "sagde Karl Stapelfeldt fra JPL, chefforsker ved NASA's Exoplanet Exploration Program Office og undersøgelse medforfatter.