Astronomen van Rice University en hun collega's hebben voor het eerst gassen in kaart gebracht in drie donkere ringen rond een verre ster. De ringen markeren ruimtes waar planeten zouden zijn gevormd uit stof en gas rond de ster.

Alle ringen rond HD 163296 zijn stofvrij, en het internationale team van onderzoekers onder leiding van Rice-astronoom Andrea Isella is er zeker van dat planeten, waarschijnlijk gasreuzen met een massa vergelijkbaar met Saturnus, zijn verantwoordelijk voor het opruimen van de buitenste. Maar de binnenste ring heeft veel meer koolmonoxide dan de andere twee, waardoor ze geloven dat daar geen planeet bestaat. Dat blijft onverklaard, hij zei.

"De innerlijke kloof is mysterieus, "Zei Isella. "Wat de structuur ook creëert, het stof verwijdert, maar er is nog steeds veel gas."

Het werk verschijnt deze week in Fysieke beoordelingsbrieven .

Slechts 20 jaar nadat de eerste exoplaneet werd gespot, astronomen beginnen te leren hoe planeten ontstaan. Duizenden planeten staan ​​nu in de database, en wetenschappers blijven hun vermogen om ze te analyseren op levensondersteunende kenmerken verbeteren.

Een doel van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili, 's werelds grootste radiotelescoop die bij het onderzoek is gebruikt, is om protoplanetaire systemen te bestuderen. Hun mechanica zal wetenschappers helpen begrijpen hoe de planeten zoals de aarde zijn gevormd. (Radiotelescopen detecteren de unieke elektromagnetische golven die worden uitgezonden door elementen en verbindingen in de ruimte, zodat ze kunnen worden geïdentificeerd en gemeten.)

De doelwitster van het door Rice geleide team, bijna 400 lichtjaar verwijderd en het best waargenomen vanaf het zuidelijk halfrond, is een van de vele waarvan bekend is dat ze een grote schijf van stof en gas hebben, zei Isella.

"Van het materiaal dat deze schijf heeft gevormd, ongeveer 1 procent is stofdeeltjes en 99 procent is gas, "zei Isella. "Dus als je alleen het stof ziet, je kunt niet zeggen of een ring is gevormd door een planeet of een ander fenomeen. Om te onderscheiden en echt te zien of er planeten zijn of niet, je moet zien wat het gas doet, en in deze studie Voor de eerste keer, we kunnen zowel het stof als het gas zien."

De buitenste ringen zijn 100 en 160 astronomische eenheden uit HD 163296. (Eén eenheid is de afstand van het centrum van de zon tot de aarde.) Dat is veel verder van de ster dan eerder voor mogelijk werd gehouden voor planeetvorming. De ster is te ver van de aarde verwijderd om de planeten direct te kunnen waarnemen, maar het bewijs van de nieuwe studie toont aan dat ze er waarschijnlijk zijn, het opruimen van stof en gas van de buitenste ringen, net zoals in een baan om asteroïden genaamd herdersatellieten ruimte vrijmaken tussen de ringen rond Saturnus, zei Isella.

De binnenring, 60 astronomische eenheden van zijn ster, toonde een veel grotere concentratie van de drie gemeten koolmonoxide-isotopen ten opzichte van stof.

"Theoretici hebben andere verschijnselen voorgesteld die donkere ringen kunnen vormen zonder planeten, " zei Isella. De onderzoekers vermoeden er één in het bijzonder:een gebrek aan turbulentie tussen niet-geïoniseerde gasmoleculen in een magnetorotationele instabiliteit "dode zone" waardoor gas en stof kunnen condenseren tot een Saturnus-achtige ring aan de rand van de donkere zone in plaats van De ring kan ook verschijnen bij de koolmonoxide-vorstlijn waar het gas koud genoeg wordt om te condenseren.

De resultaten legden de basis voor een nieuwe ronde van observaties die net bij ALMA begon. Isella's initiatief om 20 sterren met protoplanetaire schijven te bestuderen is een van de twee "grote programma's" (van 24 voorstellen) die door de telescoop zijn geaccepteerd. "'Groot programma' betekent dat je veel telescooptijd vraagt, meer dan 50 uur, " Zei Isella. "De andere die ze hebben geaccepteerd, zal kijken naar de emissies van een sterrenstelsel aan het begin van het universum.

"Het betekent dat ons onderwerp door de astronomische gemeenschap wordt beschouwd als een van de hoogste prioriteiten, " hij zei.

Isella zei dat de onderzoekers ook zullen terugkeren naar HD 163296 om te leren welke andere elementen zich in de schijf en ringen bevinden. Door inventarisatie te maken, kunnen ze bepalen wat voor soort planeet zich zou kunnen vormen uit materiaal dat direct beschikbaar is.

"Als we de chemie kennen van het materiaal dat een planeet vormt, we kunnen de chemie van de planeet begrijpen, " zei hij. Nabijheid van de ster is ook belangrijk. Bijvoorbeeld, water moet ver genoeg van een ster zijn om rond korrels te bevriezen en ze te laten aggregeren.

De kans bestaat dat systemen als HD 163296 en HL Tauri, twee van de eerste drie (met TW Hydrae) die door ALMA zijn waargenomen, vertonen protoplanetaire ringen, zijn anomalieën, hij zei. "Nu is de vraag of alle protoplanetaire schijven zo zijn. Hebben ze allemaal deze structuur? Er is de zorg dat dit object en HL Tauri freaks zijn, ' zei Isella.

De antwoorden zouden moeten komen wanneer de 20-sterrenenquête is voltooid. "We zullen de gegevens pas in september krijgen, maar het zal ons veel vertellen, " hij zei.