18 måneders glimt i en formende stjerne tyder på eksistensen af ​​en meget ung planet

Et internationalt hold af forskere har fundet en sjælden variation i lysstyrken af ​​en dannende stjerne. Dette 18-måneders tilbagevendende glimt er ikke kun et uventet fænomen for videnskabsmænd, men dens gentagne adfærd antyder tilstedeværelsen af ​​en skjult planet.

Denne opdagelse er en tidlig sejr for James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) Transient Survey, kun halvandet år inde i sit treårige mandat til at overvåge otte galaktiske stjerneplanteskoler for variationer i lysstyrken af ​​dannende stjerner. Denne nye undersøgelse er afgørende for at forstå, hvordan stjerner og planeter er samlet. Undersøgelsen ledes af Doug Johnstone, Forskningsmedarbejder ved National Research Council of Canada og Greg Herczeg, Professor ved Peking Universitet (Kina), og støttes af et internationalt hold af astronomer fra Canada, Kina, Korea, Japan, Taiwan og Storbritannien.

"Denne variation i lysstyrken eller glimtet af stjernen EC53 tyder på, at noget stort forstyrrer den dannede stjernes tyngdekraft. Det faktum, at det gentager sig hver 18. måned, tyder på, at denne påvirkning kredser omkring stjernen - det er meget sandsynligt en skjult, danner planet, " siger Doug Johnstone. Det menes, at en ledsagerplanet kredser om stjernen, og dens passerende tyngdekraft forstyrrer hastigheden af ​​gassen, der falder ned på den dannede stjerne, giver en variation i den observerede lysstyrke, eller lyskurve, af stjernen.

Unge stjerner fødes i områder af galaksen, hvor der er rigeligt med molekylær gas. Når stjernen er ung, gas og støv danner en tyk sky, der omgiver stjernen. Noget af dette materiale bliver hurtigt fladt til en skive, hvor planeter vil dannes. Skyen blokerer selve stjernen fra optisk syn, så astronomer studerer stjernen indirekte ved at bruge skyen til at lære detaljer om stjernen, der vokser indeni. Stjernen opbygger sin masse, når tyngdekraften tiltrækker gas til at bevæge sig fra skiven til stjernen, en proces, der også frigiver betydelig energi, der varmer den omgivende gassky op. Astronomer bruger teleskoper, der er følsomme over for sub-millimeter bølgelængder, ligesom JCMT, at måle skyens lysstyrke og afsløre detaljer om stjernens vækst.

EC53's lyskurveanomali blev opdaget af Hyunju Yoo, kandidatstuderende ved Chungnam National University og rådgiver Jeong-Eun Lee, Professor ved Kyung Hee University (Sydkorea), gennem omhyggelig analyse af månedlige observationer af Serpens Main, en stjerneplanteskole kendt for at indeholde mange dannende stjerner. Selvom lysstyrken af ​​EC53 er blevet observeret at variere periodisk ved nær-infrarøde bølgelængder i nogen tid, disse sub-millimeter-observationer var afgørende for at validere, at lysstyrkevariationen skyldtes opvarmning fra gas, der trængte sig ind på den dannede stjerne, snarere end variationer i miljøets uklarhed.

"Det, der fangede mit øje, var en ny runde af data, der viste en pludselig lysstyrke, som ikke havde eksisteret i tidligere observationer, " siger Lee. "Jeg vidste, at der skulle ske noget unikt og interessant omkring denne formende stjerne. Det viste sig, at det faktisk er en meget speciel genstand, giver et nyt vindue til, hvordan stjerner og planeter dannes."

En dybere forståelse af dannelsen af ​​stjerner og planeter

For resten af ​​den treårige sub-millimeter undersøgelse, holdet vil fortsætte med at overvåge EC53 og vil også lede efter yderligere unge stjerner, der viser variationer i væksten for at lære mere om, hvordan stjerner og planeter samles. Der er allerede et halvt dusin yderligere kandidatvariabler i undersøgelsen. Ved at studere disse stjerner, og ved at bruge yderligere teleskopfaciliteter såsom det kraftfulde Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile, undersøgelsen vil give ny og unik indsigt i tidsskalaen for dannelsen af ​​stjerner og planeter, herunder om planeter dannes under eller efter samlingen af ​​stjernen.

"Denne opdagelse markerer et vendepunkt; på en måde, det er som om sub-millimeter astronomi bevæger sig fra at tage billeder af vores galakse til at tage videoer, " siger Greg Herczeg. "De sidste 25 år har været viet til at perfektionere observationsteknikker og -instrumenter, så vi kan se tidlig stjernedannelse. Men med de seneste fremskridt inden for teknologi, vi kan nu observere regioner, der ændrer sig over tid, for en dybere forståelse af, hvordan stjerner dannes. Denne opdagelse er blot et eksempel på, hvor meget mere vi nu kan lære."

Overvågning af lysstyrken af ​​dannede stjerner over tid ved hjælp af sub-millimeter bølgelængder er en ukonventionel tilgang til observation, der er blevet muliggjort af de seneste fremskridt inden for billedteknologi, som SCUBA-2, og datareduktionsbehandling, som muliggør præcis kalibrering og måling.

JCMT ligger på toppen af ​​Maunakea på Hawaii og er det største enkelt-skål sub-millimeter teleskop i verden. JCMT drives af det østasiatiske observatorium, et partnerskab mellem Kina, Taiwan, Sydkorea og Japan, med støtte fra astronomisamfundene i Canada og Storbritannien. De universitetsledede bidrag fra Canada suppleres af NRC's støtte til JCMT-arkivet på Canadian Astronomy Data Centre.

Denne opdagelse er blevet accepteret til offentliggørelse i Astrofysisk tidsskrift .