science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Het visualiseren van puinschijfrolderby om de evolutie van het planetaire systeem te begrijpen

Twee afbeeldingen van het sterrenstelsel HD 106906, gemaakt door Erika Nesvold en de simulatie van haar team. Het linkerpaneel toont een ingezoomde afbeelding van de ring van overgebleven rotsachtig en ijzig planeetvormend materiaal dat rond de ster draait. (De ster wordt gemaskeerd door de zwarte cirkel.) De verschillende tinten vertegenwoordigen gradiënten van helderheid in het schijfmateriaal. (Geel is het helderst en blauw het zwakst.). Het rechterpaneel toont een verder weg van het gesimuleerde systeem. De ster wordt weergegeven door de gele cirkel met een pijl die naar de exoplaneet wijst, 106906b. Nesvold's team toonde aan dat de exoplaneet de structuur van de puinschijf vormt, wat wordt weergegeven door de witte en blauwe stippen rond de ster. Krediet:Erika Nesvold

Wanneer planeten zich voor het eerst beginnen te vormen, de nasleep van het proces laat een ring van rotsachtig en ijzig materiaal achter die rond de jonge centrale ster draait en botst als een hemelse rollerderby. Analogen van de Kuipergordel van ons eigen zonnestelsel, deze schijven van puin die zijn overgebleven van planeetvorming kunnen door astronomen worden gedetecteerd en bestudeerd om de processen te helpen begrijpen die planetaire systemen creëren.

Bepalen hoe de zwaartekracht van bestaande planeten de architectuur van een schijf beïnvloedt, is een belangrijk studiegebied. Het grootste deel van dit onderzoek richt zich op hoe planeten die in de puinschijf bestaan, zijn vorm bepalen, dat is een van de weinige schijfkenmerken die direct vanaf de aarde kunnen worden waargenomen. Nieuw werk onder leiding van Carnegie's Erika Nesvold kijkt naar hoe een schijf wordt beïnvloed door een planeet die buiten de buitenste rand bestaat, en laat zien dat de vorm van de schijf kan aangeven of de planeet buiten de schijf is gevormd, of bestond aanvankelijk in de schijf en is in de loop van de tijd naar buiten verplaatst. Het werk is uitgegeven door De astrofysische journaalbrieven .

De ster HD 106906 is perfect om dit fenomeen te bestuderen. Het heeft één gigantische planeet, ongeveer 11 keer de massa van Jupiter, heel ver van zijn moederster in een baan om de aarde draait, minstens 650 keer de afstand tussen de aarde en onze eigen zon. deze planeet, HD107906b, draait buiten de puinschijf van zijn ster, dat is ongeveer tien keer dichter bij de ster dan het is.

Nesvold en haar collega's, Smadar Naoz en Michael Fitzgerald van UCLA, heeft het HD 106906-systeem gemodelleerd om beter te begrijpen hoe een buitenplaneet de structuur van een puinschijf beïnvloedt.

Dit is een feitelijke waarneming van HD 106906, gemaakt door SPHERE, het planeetzoekinstrument van de European Southern Observatory. De ster is verduisterd door een cirkel (die zijn schittering maskeert tegen verblinding van het instrument) en de puinschijf is linksonder te zien. Rechtsboven is de exoplaneet, 106906b. De simulatie gemaakt door Erika Nesvold en haar team reconstrueerde nauwkeurig de waargenomen kenmerken van de schijf:de schijf is helderder aan de oostelijke (linker) kant, en ongeveer 20 graden met de klok mee georiënteerd vanaf de positie van de planeet aan de hemel. Krediet:ESO en A.M. Lagrange van de Université Grenoble Alpes.

"We waren in staat om de bekende vorm van de puinschijf van HD 106906 te creëren zonder een nieuwe planeet aan het systeem toe te voegen, zoals sommigen hadden gesuggereerd nodig was om de waargenomen architectuur te bereiken, ' zei Nesvold.

de enkele, de zwaartekracht van een verre gigantische planeet was in staat om het puin op de juiste manier te beïnvloeden om de platte, niet-ronde ring en om rekening te houden met de waargenomen vorm en kenmerken van de schijf.

Bovendien, Het model van Nesvold was in staat om haar en het team te helpen de baan en de waarschijnlijke vormingsgeschiedenis van de planeet HD 106906b beter te begrijpen. De resultaten van het team geven aan dat, tegen sommige voorspellingen in, het is waarschijnlijk dat de planeet buiten de schijf is gevormd. Als de planeet zich in de schijf had gevormd en naar buiten was bewogen, de schijf zou een andere vorm hebben aangenomen dan de vorm die astronomen in het systeem kunnen zien.

"Andere puinschijven die zijn gevormd door de invloed van verre reuzenplaneten zijn waarschijnlijk, "Nesvold voegde toe. "Mijn modelleringstool kan helpen bij het nabootsen en visualiseren van hoe de verschillende functies van deze schijven zijn ontstaan ​​​​en ons begrip van de evolutie van het planetaire systeem in het algemeen verbeteren."