Tähtitieteilijät haluavat tarkkailla etäisiä nuoria tähtiä niiden muodostuessa. Tähdet syntyvät molekyylipilvestä, ja kun tarpeeksi kyseisen pilven aineesta kovettuu yhteen, fuusio syttyy ja tähti alkaa elää. Tähteen muodostumisesta jäljellä olevaa materiaalia kutsutaan ympyrämäiseksi levyksi.
Kun ympyrätason levyn materiaali pyörii nyt pyörivän tähden ympäri, se rypistyy yksittäisiksi planeetoiksi. Kun planeettoja muodostuu siihen, ne jättävät aukkoja levylle. Tai niin me ajattelemme.
Yksi havaituimmista nuorista tähdistä on nimeltään HL Tauri. Se on Härän tähdistössä ja on noin 450 valovuoden päässä. Atacama Large Millimeter Array (ALMA) otti tunnetun kuvan HL Taurista vuonna 2014. Tämä kuva on terävin kuva, jonka ALMA on koskaan ottanut.
Siitä lähtien tähtitieteilijät ovat havainneet muita nuoria tähtiä ja löytäneet aukkoja myös levyistään. Huomaa, että ALMA, kuten nimensä kertoo, ei ole näkyvän valon kaukoputki. Pyöreissä levyissä on niin paljon kaasua ja pölyä, että näkyvä valo on hyödytöntä niiden tutkimiseksi. ALMA havaitsee valon aallonpituuksilla infrapuna- ja radioaaltojen välillä, joten se voi nähdä pyörivään kaasun ja pölyn levyyn.
Uudessa tutkimuksessa tarkasteltiin 18 nuorta tähteä ja niiden levyjä, ja löydettiin todisteita siitä, että kahdeksalla näistä tähtiä on, mitä he kutsuvat “nopeuden kineiksi”, jotka voivat ilmoittaa nuorten, edelleen muodostuneiden planeettojen läsnäolosta. Tutkimuksen otsikko on ”Yhdeksän paikallisia poikkeamia keplerian rotaatiosta DSHARP-ympyrälevyissä: kinemaattiset todisteet aukkoja kuljettaville protoplaneetoille.” Tutkimuksen pääkirjailija on Christophe Pinte, Monash University, Australia ja Grenoble Alpes University, Ranska). Artikkeli on julkaistu The Astrophysical Journal Letters -lehdessä.
Vaikka tähtitieteilijät näkevät aukot ympyrälevyissä, he eivät näe planeettoja. Vuosien kokeilun kanssa maailman parhaimmista teleskoopeista, tähtitieteilijät ovat kuvanneet vain yhden eksoplaneetan vain yhden tähden ympärillä olevassa raossa. Joten vaikka voi vaikuttaa itsestään selvältä, että vauvaplaneetit ovat vastuussa eikä niitä muulla tavalla voi muodostaa, se on silti todistamaton teoria. Tämä uusi tutkimus auttaa selvittämään, että ainakin jotkut ympäröivien levyjen havaituista aukoista johtuvat planeetoista.
Tässä tutkimuksessa käytettiin DHARP (Disk Substructures) -projektin tietoja. DSHARP käyttää ALMA: ta tutkia lähellä olevia kirkkaita ympyrälaitteita (kutsutaan myös protoplanetaarisiksi levyiksi). Sivuston mukaan DSHARP on suunniteltu "arvioimaan pienimuotoisten alirakenteiden esiintyvyyttä, muotoja, sijainteja, kokoa ja amplitudia levymateriaalin jakaumissa ja miten ne voivat liittyä planeetan muodostumisprosessiin".
Levyjen aukkoihin on olemassa muita ehdokkaiden selityksiä. Yksi niistä on lumilinjat tai pakkanen. Ympäröivässä roskalevyssä huurreviiva on etäisyys tähdestä, missä se on riittävän kylmä haihtuvien aineiden jäätymiseen. Tähän sisältyy paitsi vesijää, myös ammoniakki, metaani, hiilidioksidi ja muut. Pakkasjäämän ulkopuolella nämä aineet jäätyvät kiinteiksi jääjyväksi.
Toinen mahdollinen selitys näille aukkoille on pölyjyväsintraus. Silloin pöly tiivistyy kiinteään rakenteeseen lämmön ja paineen kautta, mutta sulamatta. Ryhmä tutkijoita tutki ideaa tässä artikkelissa.
Muita ehdokkaita ovat magneto-hydrodynaamiset vaikutukset, alueelliset virtaukset ja itse aiheuttamat pölyloukut. Vuoden 2014 ALMA-kuvan jälkeen HL Taurista ja sen renkaista tutkijat julkaisivat useita kirjoituksia, jotka esittivät todisteita näiden kaikkien mahdollisten selitysten tueksi.
Mutta mikään niistä ei ole yhtä kiehtovaa kuin vauvaplaneetan selitys. Ja koska tiedämme nyt, että suurin osa, ellei kaikki, tähtiä isännöi eksoplaneetteja, on järkevää.
ALMA ei ota vain kuvia näistä nuorista tähtiä ja niiden roskalevyjä. Se käyttää voimaansa tutkiakseen kaasun jakautumista levyissä. Alla oleva kuva on uudessa tutkimuksessa. Se vertaa kaasun jakautumista viidessä levyssä saman levyn nopeusmittauksiin.
Tämän uuden tutkimuksen ytimessä ovat ns. "Nopeuden kinkit".
Ympäröivä roskalevy HL Taurin ja muiden nuorten tähtien ympärillä on suurelta osin kaasua ja se pyörii. Pyöriessään sen liikettä säätelee Keplerian nopeus. Keplerian nopeus kuvaa sitä, kuinka materiaalilevyn tulisi liikkua, kun sitä hallitsee massiivinen kappale sen keskellä. Mutta kuten yllä oleva kuva osoittaa, kaasussa on piikkejä. Uuden kirjan kirjoittajien mukaan nämä piilot ovat todisteita nuorista planeetoista.
Artikkelista: "Upotetut planeetat häiritsevät Keplerianin kaasuvirtausta läheisyydessään, käynnistäen spiraaliaaltoja Lindblad-resonansseissa sekä niiden kiertoradalla että sen ulkopuolella."
Ainakin yhdellä 20 nuoresta tähdestä häiriintynyt virtaus on osoitus suurista kaasujätteistä: ”Kiertokäyrien tarkat mittaukset paljastivat esimerkiksi säteittäiset painegradientit ja pystysuuntaiset virtaukset, jotka johtuvat todennäköisesti Jupiterin kaasupinnan tiheyteen kaiverretuista aukoista. -massoo planeettoja HD 163296 -levyllä. "
Tutkimus tarjoaa paljon vahvaa näyttöä protoplaneettojen tueksi. Mutta kirjoittajat myöntävät, että syitä voi olla muita. Yksi niistä on itse tiedossa.
"Useat havainnolliset vaikutukset ja fysikaaliset mekanismit voivat tuottaa kanavakarttoissa piirteitä, jotka näyttävät nopeuden kinkeiltä", kirjoittajat sanovat. ”Selvin tapa on jälleenrakentamisprosessi alhaisella signaali-kohinasuhteella, mikä johtaa usein hajanaisiin päästöihin, jotka voidaan erehtyä piiloihin. Emme voi sulkea pois sitä, että tällaisia esineitä on läsnä DSHARP-tiedoissa ... ”
Mutta he ovat ryhtyneet toimiin näiden virheiden poistamiseksi, ja kirjoituksensa lopussa he antavat yhteenvedon useasta lausunnosta:
- "Löysimme kahdeksasta protoplanetaalisen levyn DSHARP-havainnoista yhdeksän paikallista (kanavakohtaista) nopeuden häiriötä, jotka osoittavat ei-Keplerian-liikettä 18 valitusta lähteestä."
- "Upotettujen planeettojen läsnäolo selittäisi luonnollisesti sekä jatkumorenkaat että kaasun nopeuden poikkeamat Keplerian rotaatiosta."
- "Jos planeetat ovat todella vastuussa näistä alustavista nopeudenloista, niiden massien pitäisi olla luokkaa Jupiteria."
- Useissa tapauksissa kirjoittajat eivät voineet tehdä lopullisia johtopäätöksiä. "… Muiden levyjen tai muiden levyjen aukkojen havaitseminen, jossa havaitsimme pilan, eivät välttämättä tarkoita, että Jupiter-massa planeetoita ei olisi."
Joten siellä meillä se on. Tämä perusteellinen ja mielenkiintoinen paperi edistää ajatusta siitä, että ympyrälaitteisten roskalevyjen aukot todella johtuvat vauva planeetoista.
Tarkkailuvoimiemme kasvaessa ja kun James Webbin ja muiden kaltaisten teleskooppien toiminta käynnistyy, todisteet kasvavat todennäköisesti vakuuttavammin.
Mutta tieteessä et tiedä, ennen kuin tiedät.
Lisää:
- Lehdistötiedote: Esitelty kuva: todisteita levyjen planeetoista?
- Tutkimusdokumentti: Yhdeksän paikallista poikkeamaa keplerian rotaatiosta DSHARP-ympyrälevyissä: kinemaattiset todisteet aukkoja kuljettaville protoplaneeteille
- Space Magazine: Katso tätä kiehtovaa erilaista planeettaa muodostavien levyjen joukkoa muiden tähtijen ympärillä
