Et utroligt bredt udvalg af planetdannende diske

Med et instrument ved Very Large Telescope i Chile observerede forskere fra ETH Zürich planetdannende skiver omkring unge stjerner, der ligner solen 4, 5 milliarder år siden. Overraskende nok, diskene er meget forskellige. Dataene vil være med til at kaste mere lys over planeternes dannelsesprocesser.

Et instrument, som blev delvist udviklet og bygget på ETH Zürich, har nu haft særlig succes med at studere nyfødte stjerner, der stadig er omgivet af gas og støv. Med SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) ved European Southern Observatory (ESO), astronomer fra ETH Zürich og Max Planck Institut for Astronomi i Heidelberg var i stand til at tage billeder af planetdannende skiver omkring de unge stjerner:disse skiver, kaldet protoplanetariske diske, eksisterer omkring såkaldte TTauri-stjerner – forfædre til vores Sol – samt omkring de mere massive søskende kaldet Herbig Ae/Be-stjerner. Indtil videre fokuserede astronomer mest på Herbig Ae/Be-stjerner i deres studier, men med en ny, ambitiøst program kaldet DARTTS-S (Disks Around TTauri Stars with SPHERE), Henning Avenhaus og Sascha Quanz, tidligere og nuværende medlemmer af NCCR PlanetS ved ETH Zürich, har nu været i stand til at bruge SPHEREs muligheder til at foretage en undersøgelse af TTauri-diske.

Resultaterne for de første otte stjerner er udgivet i et papir udgivet af Astronomisk Tidsskrift . "Ikke kun var vi i stand til tydeligt at detektere alle otte diske, opsummerer Henning Avenhaus, "men, overraskende, de så alle meget forskellige ud, især med hensyn til deres størrelse." Mens nogle af dem kun kunne detekteres med en radius på 80 au (80 gange afstanden Sol-Jord og omkring to gange den gennemsnitlige afstand Sol-Pluto), andre kunne spores ud til forbløffende 700 au. "De fleste af diskene viste sig at vise ringe, et fænomen kendt fra tidligere observationer af mere massive stjerner, " forklarer Sascha Quanz:"Men, ingen af ​​dem viste spiralstrukturer, hvilket er et fænomen, der jævnligt ses i Herbig-skiver." Et nøglespørgsmål er nu at forstå, hvor denne forskel kommer fra, og hvad det betyder for planetdannelsen omkring forskellige typer stjerner.

Start på et dårligt grundlag

Så vellykket som projektet var, det startede på et dårligt grundlag, som Henning Avenhaus husker:"Mens det første forslag om at foretage sådanne observationer allerede blev skrevet i marts 2013 og højt vurderet (dengang ved brug af det ældre NACO-instrument), uventede værker, der skulle udføres på instrumentet, gjorde det umuligt at tage data." Det samme skete igen i september 2013. Igen, instrumentet var ikke tilgængeligt. Et tredje forsøg i marts 2014 gav den ønskede tidsplan - i marts 2015, da Henning Avenhaus fløj til teleskopet bare for at finde ud af, at instrumentet (stadig NACO) havde en funktionsfejl natten før, observationerne skulle starte. Ikke at det betød noget:Vind og skyer gjorde det alligevel umuligt at observere.

På dette tidspunkt, holdet besluttede at skifte til det nye instrument – ​​SPHERE – og fik deres første observationer planlagt i marts 2016. Denne gang, det virkede:Både instrumentet og vejret var velopdragen, som Henning Avenhaus husker:"Jeg var til stede på Cerro Paranal, placeringen af ​​Very Large Telescope, arbejder gennem nætterne for at udføre observationerne og topper af og til ud af kontrolrummet for at gå til teleskopplatformen og forundre sig over den imponerende visning af stjerner."

De data, der blev taget i løbet af flere nætter i marts 2016 og i det følgende år, var af meget høj kvalitet. Mere end fem år efter idéen til programmet, forskerne bliver nu belønnet med resultater, der vil være med til at kaste mere lys over dannelsesprocesserne for planeter. "Dette datasæt af høj kvalitet viser på imponerende vis styrken af ​​SPHERE til disse observationer og øger markant antallet af planetariske planteskoler studeret i høj opløsning, hvilket gør det muligt for os til sidst at få et statistisk greb om planetdannelse, " opsummerer Sascha Quanz. Yderligere resultater af DARTTS-S-programmet og lignende observationer med ALMA-radioteleskopet i Chile skulle bidrage til dette.