science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Ringen en gaten in een zich ontwikkelend planetenstelsel

Een model van de stofring rond de jonge ster Elias 24, geproduceerd op basis van simulaties op basis van nieuwe ALMA millimeterbeelden van het systeem. Het model stelt vast dat het stof werd gevormd door een planeet met 70% van de massa van Jupiter op ongeveer 60 au van de ster. Krediet:Dipierro et al. 2018

De ontdekking van een exoplaneet is meestal het gevolg van het observeren van het flikkeren van een ster (de transitmethode) of zijn wiebelen (de radiale snelheidsmethode). Ontdekking door directe beeldvorming is zeldzaam omdat het zo moeilijk is om een ​​zwakke exoplaneet te zien die verborgen is in de schittering van zijn moederster. De komst van de nieuwe generatie radio-interferometers (evenals verbeteringen in nabij-infraroodbeeldvorming), echter, heeft de beeldvorming van protoplanetaire schijven mogelijk gemaakt en, in de schijfonderstructuren, de gevolgtrekking van in een baan om de aarde draaiende exoplaneten. Hiaten en ringachtige structuren zijn bijzonder fascinerende aanwijzingen voor de aanwezigheid of voortdurende vorming van planeten.

In veel protoplanetaire systemen zijn al stofringen geïdentificeerd aan de hand van hun infrarood- en submillimeter-emissie. De oorsprong van deze ringen wordt gedebatteerd. Ze kunnen zijn gevormd uit stof dat zich ophoopt, " stof die neerslaat, zwaartekracht instabiliteiten, of zelfs door variaties in de optische eigenschappen van het stof. Alternatief, de ringen zouden dynamisch het gevolg kunnen zijn van de baanbewegingen van planeten die zich al hebben ontwikkeld of goed op weg zijn. Planeten zullen golven veroorzaken in de stofschijven die, als ze verdwijnen, kan gaten of ringen produceren. De sleutel tot het oplossen van het probleem is de erkenning dat stofkorrels van verschillende grootte zich anders gedragen, waarbij kleine korrels sterk aan het gas zijn gekoppeld en zo de gasmassa volgen, terwijl grotere korrels (van een millimeter of groter) de neiging hebben om drukgradiënten te volgen en zich in de buurt van spleetranden te concentreren.

CfA-astronomen Sean Andrews en David Wilner maakten deel uit van een team van wetenschappers die de ALMA-faciliteit gebruikten om het stof rond de jonge ster Elias 24 in beeld te brengen met een resolutie van ongeveer 28 au (een astronomische eenheid is ongeveer de gemiddelde afstand van de aarde tot de Zon). De astronomen vinden bewijs voor gaten en ringen en, ervan uitgaande dat deze worden geproduceerd door een planeet in een baan om de aarde, ze modelleren het systeem waardoor zowel de massa en locatie van de planeet als de dichtheidsverdeling van het stof kunnen evolueren. Hun beste model verklaart de waarnemingen vrij goed:na ongeveer vierenveertigduizend jaar heeft de afgeleide planeet een massa van 70% van de massa van Jupiter en bevindt ze zich op 61,7 au van de ster. Het resultaat versterkt de conclusie dat zowel openingen als ringen voorkomen in een grote verscheidenheid aan jonge circumstellaire schijven, en de aanwezigheid van planeten in een baan om de aarde aangeven.