Taiteilijan käsitys Jupiterin kaltaisesta planeetasta, joka kiertää tähdellä. Kuvan luotto: NASA Klikkaa suuremmaksi
Rochesterin yliopiston johtama tähtitieteilijöiden ryhmä on havainnut NASA: n Spitzer-avaruusteleskoopin avulla havainnut tyhjiä pölylevyjä kahden hyvin nuoren tähden ympärillä, mikä viittaa siihen, että sinne on muodostunut kaasumaisia jättiläisiä. Vuotta sitten nämä samat tutkijat löysivät todisteita ensimmäisestä ”vauvaplaneetasta” nuoren tähden ympärillä, haastaen useimpien astrofysiikkojen mallit jättiläisten planeettojen muodostumisesta.
Astrophysical Journal Letters -sivun 10. syyskuuta ilmestyneiden uusien tulosten lisäksi ei vain vahvisteta ajatusta, että Jupiterin kaltaiset jättiläiset planeetat muodostuvat paljon nopeammin kuin tutkijat ovat perinteisesti odottaneet, mutta myös yksi kaasunvalmistettu tähti, nimeltään GM Aurigae, on samanlainen kuin oma aurinkokunta. Vain miljoonan vuoden iässä tähti antaa ainutlaatuisen ikkunan siihen, kuinka oma maailmamme on saattanut syntyä.
"GM Aurigae on pohjimmiltaan paljon nuorempi versio aurinkoomme, ja sen levyllä oleva aukko on suunnilleen saman kokoinen kuin tila, jonka omat jättiläiset planeettamme käyttävät", sanoo Dan Watson, Rochesterin yliopiston fysiikan ja tähtitieteen professori ja Spitzer IRS Disks -tutkimusryhmän johtaja. "Katsominen on kuin vauvakuvia aurinkoomme ja ulkoisesta aurinkokunnastamme", hän sanoo.
"Tulokset ovat haaste olemassa oleville jättiläisten planeettojen muodostumisen teorioille, etenkin niille, joissa planeetat rakentuvat vähitellen miljoonien vuosien aikana", sanoo Michiganin yliopiston tähtitieteen professori Nuria Calvet ja lehden pääkirjailija. "Tämän kaltaiset tutkimukset auttavat meitä viime kädessä ymmärtämään paremmin, kuinka sekä ulkokaapit että muut maailmankaikkeuden muodostavat."
Uudet ”vauvaplaneetit” asuvat raivauksissa, jotka he ovat huuhtaneet levyjen ympäri tähtiä DM Tauri ja GM Aurigae, 420 valovuoden päässä Taurus-tähdistössä. Näillä levyillä on epäilty useita vuosia, että niissä on keskeisiä reikiä, jotka voivat johtua planeetan muodostumisesta. Uudet spektrit eivät kuitenkaan jätä epäilystäkään: aukot ovat niin tyhjiä ja teräviä, että planeettojen muodostuminen on selvästi järkevin selitys niiden ilmeelle.
Uusia planeettoja ei voida vielä nähdä suoraan, mutta Spitzerin infrapunaspektrografia (IRS) -instrumentti osoitti selvästi, että tiettyjä tähtiä ympäröivä pölyalue puuttui, mikä viittaa voimakkaasti planeetan esiintymiseen kunkin ympärillä. Protoplanetaarisen levyn pöly on kuumempaa keskellä tähden lähellä ja säteilee siten suurimman osan valostaan lyhyemmillä aallonpituuksilla kuin levyn viileämpi ulompi ulottuvuus. IRS-levyjen ryhmä havaitsi, että kaikilla lyhyillä infrapuna-aallonpituuksilla säteilevän valon odotus oli äkillinen, mikä viittaa vahvasti siihen, että levyn keskiosa puuttui. Nämä tähdet ovat hyvin nuoria tähtistandardien mukaan, noin miljoona vuotta vanhoja, silti alkionsa kaasulevyjen ympäröimä. Ainoa toteuttamiskelpoinen selitys kaasun puuttumiselle, joka voi tapahtua tähden lyhyen käyttöiän aikana, on se, että planeetta - todennäköisesti Jupiterin kaltainen kaasujättiläinen - kiertää tähtiä ja gravitaationa "pyyhkäisee" pois kaasun tuolla etäisyydellä. tähti.
Kuten viime vuoden nuorten planeettojen havainnoissa, nämä havainnot edustavat haastetta kaikille olemassa oleville jättiläisten planeettojen muodostumisen teorioille, etenkin niille "ydin-lisääntymismalleille", joissa tällaisia planeettoja rakennetaan pienempien kappaleiden lisääntymisen myötä, jotka vaativat paljon enemmän aikaa rakentaa jättiläinen planeetta kuin näiden järjestelmien ikä.
IRS Disks -tiimi löysi jotain muuta uteltavaa GM Aurigaesta. Pölylevyn yksinkertaisen keskuspuhdistuksen sijasta, kuten muissa tutkituissa tapauksissa, GM Aurigaen levyllä on selkeä aukko, joka erottaa tiheän, pölyisen ulkoisen levyn kireästä sisäisestä. Tämä voi olla joko välivaihe, kun uusi planeetta puhdistaa ympäröivän pölyn ja johtaa täydelliseen keskuspuhdistukseen kuin muut ”vauvaplaneetta” levyt, tai se voi johtua siitä, että useita planeettoja muodostuu lyhyessä ajassa ja pyyhkäisevät pois pöly monimutkaisemmalla tavalla.
GM Aurigaella on 1,05-kertainen Auringon lähellä olevan kaksostemme massa? Joten siitä tulee tähti, joka on hyvin samanlainen kuin aurinko. Jos se olisi päällekkäin oman aurinkokunnan kanssa, havaittu aukko ulottuisi suunnilleen Jupiterin kiertoradasta (460 miljoonaa mailia) Uranuksen kiertoradalle (1,7 miljardia mailia). Tämä on sama alue, jolla kaasujätteiset planeetat omassa järjestelmässämme ilmestyvät. Pienet ei-kaasujätteiset planeetat, kallioiset maailmat, kuten Maa, eivät pyyhkäisi yhtä paljon materiaalia, joten niitä ei voida havaita pölyn puuttuessa.
Spitzerin avaruusteleskooppi ajettiin kiertoradalle 25. elokuuta 2003. IRS-levyjen tutkimusryhmää johtavat jäsenet, jotka rakensivat Spitzerin infrapunaspektron, ja siihen kuuluu tähtitieteilijöitä Rochesterin yliopistossa, Cornellin yliopistossa, Michiganin yliopistossa, Autonomous Nationalissa. Meksikon yliopisto, Virginian yliopisto, Ithaca College, Arizonan yliopisto ja UCLA. NASA: n jet-propulsiolaboratorio Pasadenassa, Kaliforniassa, hallinnoi Spitzerin avaruusteleskoopin operaatiota NASA: n tiedeoperaation osastolle Washingtonissa. Tiedeoperaatiot suoritetaan Spitzer-tiedekeskuksessa Kalifornian teknillisessä instituutissa, myös Pasadenassa.
