ALMA varpar ljósi á reikistjörnumyndandi gasstrauma

Merki um strauma sem fæða gassvolgrandi risareikistjörnur

Sævar Helgi Bragason 25. des. 2012 Fréttir

Stjörnufræðingar sem notuðu ALMA hafa í fyrsta innkomið auga á mjög mikilvægt skref í myndun risareikistjarna.

  • HD 142527, fjarreikistjörnur, myndun sólkerfis

Stjörnufræðingar sem notuðu Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) sjónaukann hafa í fyrsta sinn komið auga á mjög mikilvægt skref í myndun risareikistjarna: Gríðarmikla gasstrauma sem flæða yfir geil í efnisskífu sem umlykur unga stjörnu. Þetta eru fyrstu beinu mælingarnar á gasstraumum sem þessum en þeir eru taldir myndast fyrir tilverknað risareikistjarna sem svolgra í sig gas þegar þær vaxa. Niðurstöðurnar eru kynntar í grein í tímaritinu Nature sem kom út 2. janúar.

Alþjóðlegur hópur stjörnufræðinga rannsakaði ungu stjörnuna HD 142527 sem er í yfir 450 ljósára fjarlægð frá jörðinni og er umlukin gas- og rykskífu — leifar skýsins sem stjarnan myndaðist úr. Geil í rykskífunni skiptir henni í tvennt, í innri og ytri hluta, en geilin er talin hafa myndast þegar nýmyndaðar gasrisareikistjörnur plægðu sig í gegnum skífuna á hringsóli sínu um stjörnuna. Innri skífan nær frá stjörnunni út að því sem svarar til fjarlægð Satúrnusar frá sólinni okkar en ytri skífan hefst um það bil 14 sinnum utar. Ytri skífan umlykur ekki stjörnuna alveg; þess í stað er hún skeifulaga, líklega vegna þyngdartogs frá risareikistjörnunum.

Samkvæmt kenningunni vaxa risareikistjörnur þegar þær draga til sín gas frá ytri skífunni í straumum sem brúar bilið milli geilarinnar í skífunni.

„Stjörnufræðingar hafa lengi spáð fyrir um tilvist þessara strauma en nú höfum við í fyrsta sinn komið auga á þá,“ segir Simon Casassus (Universidad de Chile í Chile) sem hafði umsjón með rannsókninni. „Þökk sé ALMA hefur okkur tekist að gera beinar mælingar sem betrumbæta kenningar um myndun reikistjarna.“

Casassus og samstarfsfólk hans notaði ALMA til að skoða gas og ryk í kringum stjörnuna greindi fínni smáatriði mun nær stjörnunni en áður hefur verið hægt með öðrum sjónaukum. Glýjan frá stjörnunni hefur auk þess ekki áhrif á mælingar ALMA á hálfsmillímetrasviðinu en hún hefur áhrif á athuganir í innrauðu og sýnilegu ljósi. Stjörnufræðingar vissu af geilinni í rykskífunni en í fundu þeir samt dreift gas, sem og tvo þéttari gasstrauma sem streymdu frá ytri skífunni, yfir geilina og í innri skífuna.

„Við álítum að risareikistjarna, sem er falin innan í þessum straumum, orsaki þá. Þessi reikistjarna óx með því að svolgra í sig gas frá ytri skífunni en reikistjörnur eru fremur subbulegar ætur: Afgangsgas þýtur framhjá og flæðir inn í innri skífuna í kringum stjörnuna,“segir Sebastián Pérez, einn af meðlimum rannsóknarhópsins, einnig við Universidad de Chile.

Athuganirnar svara annarri spurningu um skífuna umhverfis HD 142527. Þar sem stjarnan í miðjunni er enn í mótun og dregur efni til sín frá innri skífunni ætti hún nú þegar að hafa hreinsast, ef ekki væri fyrir eitthvert ferli sem fyllir upp í hana aftur. Stjörnufræðingarnir komust að því að sá hraði sem afgangsgasið flæðir inn í innri skifuna er passlegur til að fylla geilina á ný og fæða vaxandi stjörnuna.

Dreift gas í geilinni fannst einnig í fyrsta sinn. „Stjörnufræðingar hafa leitað að þessu gasi í langan tíma en þar til nú höfðum við aðeins óbein sönnunargögn fyrir tilvist þess. Með hjálp ALMA höfum við nú komið auga á það,“ segir Gerrit van der Plas, annar meðlimur í rannsóknarhópnum við Universidad de Chile.

Þetta afgangsgas er frekari vísbending um að risareikistjörnur orsaki gasstrauminn, fremur en hann sé af völdum stærra fyrirbæris eins og fylgistjörnu. „Fylgistjarna hefði hreinsað geilina mun meir og ekki skilið neitt afgangsgas eftir. Með því að rannsaka gasmagnið sem eftir er, gætum við fundið út massa fyrirbæranna sem eru að hreinsa geilina,“ bætir Pérez við.

En hvað um reikistjörnurnar sjálfar? Casassus segir að þótt hópnum hafi ekki tekist að greina þær með beinum hætti sé það ekki eitthvað sem komi honum á óvart. „Við leituðum að reikistjörnunum sjálfum með fyrsta flokks innrauðum tækjum á öðrum sjónaukum. Við áttum hins vegar von á að þessar reikistjörnur væru enn að myndast djúpt innan í gasstraumunum sem eru næstum ógegnsæir. Þess vegna var lítill möguleiki fyrir okkur að greina reikistjörnurnar með beinum hætti.“

Stjörnufræðingarnir hafa engu að síður í hyggju að komast að fleiru um þessar reikistjörnur með því að rannsaka betur gasstraumana og dreifða gasið. ALMA sjónaukinn er enn í smíðum og hefur enn ekki náð fullri getu. Þegar smíðinni lýkur verður sjón hans en skarpari og gætu nýjar mælingar á straumunum gert stjörnufræðingum kleift að átta sig á eiginleikum reikistjarnanna, þar á meðal massa þeirra.

Frekari upplýsingar

Sagt er frá þessari rannsókn í greininni „Observations of gas flow inside a protoplanetary gap“ sem birtist í tímaritinu Nature þann 2. janúar 2013.

Í hópnum eru S. Casassus (Universidad de Chile í Chile), G. van der Plas (Universidad de Chile í Chile), S. Pérez M. (Universidad de Chile í Chile), W. R. F. Dent (Joint ALMA Observatory í Chile; European Southern Observatory í Chile), E. Fomalont (NRAO í Bandaríkjunum), J. Hagelberg (Observatoire de Genève í Sviss), A. Hales (Joint ALMA Observatory í Chile; NRAO í Bandaríkjunum), A. Jordán (Pontificia Universidad Católica de Chile í Chile), D. Mawet (European Southern Observatory í Chile), F. Ménard (CNRS / INSU í Frakklani; Universidad de Chile í Chile; CNRS / UJF Grenoble í Frakklandi), A. Wootten (NRAO í Bandaríkjunum), D. Wilner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics í Bandaríkjunum), A. M. Hughes (U. C. Berkeley í Bandaríkjunum), M. R. Schreiber (Universidad Valparaiso í Chile), J. H. Girard (European Southern Observatory í Chile), B. Ercolano (Ludwig-Maximillians-Universität í Þýskalandi), H. Canovas (Universidad Valparaiso í Chile), P. E. Román (University of Chile í Chile), V, Salinas (Universidad de Chile í Chile).

ALMA er samstarfsverkefni Evrópu, Norður Ameríku og Austur Asíu í samvinnu við Chile. Í Evrópu er verkefnið fjármagnað af ESO, í Norður Ameríku af National Science Foundation (NSF) í samstarfi við National Research Council of Canada (NRC) og National Science Council of Taiwan (NSC) og í Austur Asíu af National Insitutes of Natural Sciences (NINS) í Japan í samstarfi við Academia Sinica (AS) í Taívan. ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd Evrópu en National Radio Astronomy Observatory (NRAO), sem lýtur stjórn Associated Universities, Inc. (AUI), fyrir hönd Norður Ameríku og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) fyrir hönd austur Asíu. Samþætt stjórnun á smíði, prófun og rekstri ALMA er í umsjá Joint ALMA Observatory (JAO).

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. Með því að reisa og reka öflugustu stjörnuathugunarstöðvar heims leggur ESO grunninn að mikilvægum uppgötvunum stjörnufræðinga. Í Chile rekur ESO þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1301.

Tengdar myndir

  • HD 142527, fjarreikistjörnur, myndun sólkerfisÞessi teikning listamanns sýnir gas- og rykskífu umhverfis ungu stjörnuna HD 142527. Stjörnufræðingar sem notuðu Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) sjónaukann hafa komið auga á gríðarmikla gasstrauma sem flæða yfir geil í skífunni. Þetta eru fyrstu beinu mælingarnar á þessum straumum en þeir eru taldir orsakast af risareikistjörnum sem svolgra í sig gas þegar þær vaxa og er mikilvægt skref í myndun risareikistjarna. Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/M. Kornmesser (ESO)
  • HD 142527, fjarreikistjörnur, myndun sólkerfisRykið í ytri skífunni er sýnt í rauðum lit. Þétt gas í straumunum sem flæðir yfir geilina, sem og ytri skífan, eru sýnd í grænum lit. Dreift gas í geilinni í miðjunni er blátt á litinn. Í stefnu klukkan þrjú og klukkan tíu sjást gasþræðir sem streyma frá ytri skífunni í átt að miðjunni. Þétta gasið sem sést er HCO+ en dreifða gasið er CO. Ytri skífan er ríflega tvo ljósár á breitt. Væri þetta okkar eigið sólkerfi væri Voyager 1 geimfarið — sme er fjarlægasti manngerði hluturinn frá jörðinni — um það bil við innri brún ytri skífunnar. Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Casassus et al.