Nieuw onderzoek door een team onder leiding van een astrofysicus aan de Universiteit van Warwick heeft een manier om eindelijk te bepalen of nieuw gevormde planeten migreren binnen de schijf van stof en gas die normaal gesproken sterren omringt, of dat ze gewoon in dezelfde baan rond de aarde blijven. ster.

Het vinden van echt bewijs dat een planeet migreert (meestal naar binnen) binnen dergelijke schijven, zou helpen bij het oplossen van een aantal problemen die zijn ontstaan ​​doordat astronomen steeds meer details binnen protoplanetaire schijven kunnen zien. Het zou met name een eenvoudige verklaring kunnen bieden voor een reeks vreemde patronen en verstoringen die astronomen binnen deze schijven beginnen te identificeren.

Planeetmigratie is een proces waarvan astronomen de theorie al 40 jaar kennen, maar het is pas nu dat ze een manier hebben gevonden om observatief te testen of het echt gebeurt. Dit nieuwe onderzoek van een team onder leiding van de Universiteit van Warwick, samen met Cambridge, levert twee nieuwe waarnemingen op in de stofringen van jonge zonnestelsels die het bewijs zouden zijn van een migrerende planeet. Dat onderzoek is gepubliceerd in een paper getiteld "Is de ring binnen of buiten de planeet?:Het effect van planeetmigratie op stofringen", die zal worden gepubliceerd in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .

De hoofdauteur, Dr. Farzana Meru van de Universiteit van Warwick's Astronomy and Astrophysics Group in de afdeling Natuurkunde, op het papier stond:

"Planeetmigratie in protoplanetaire schijven speelt een belangrijke rol in de evolutie op langere termijn van planetaire systemen, toch hebben we momenteel geen directe waarnemingstest om te bepalen of een planeet in zijn gasvormige schijf migreert. De technologie die nu voor ons beschikbaar is in de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), kan diep in deze schijven kijken, en zie zelfs gedetailleerde structuren in de schijven zoals ringen, hiaten, spiraalarmen, halve maantjes en bosjes. ALMA kan ook verschillende millimeterfrequenties gebruiken om concentraties van verschillende deeltjesgroottes op te sporen, zodat we het ook kunnen gebruiken om de samenstelling van individuele stofringen in de schijf te onderzoeken"

"Ons laatste onderzoek heeft een manier gevonden om deze nieuwe technologie te gebruiken om te zien wat volgens ons een duidelijke handtekening zal zijn binnen deze stofringen dat de planeet die het dichtst bij hen is, daadwerkelijk binnen dat zeer jonge zonnestelsel migreert."

Het onderzoeksteam onder leiding van de Universiteit van Warwick heeft geconcludeerd dat als ALMA naar de twee stofringen kijkt die zich het dichtst bij de baan van een planeet bevinden, een eenvoudige meting van de typische deeltjesgrootte in elke ring het antwoord zal onthullen.

Als ALMA vaststelt dat de binnenste stofring (d.w.z. tussen de baan van de planeet en de ster) meestal uit kleinere deeltjes bestaat, en dat de buitenste stofring (direct buiten de baan van de planeet) meestal uit grotere deeltjes bestaat, dan zal dat een duidelijk bewijs zijn dat de planeet binnen de protoplanetaire schijf van het systeem migreert. De grootte van de deeltjes zou voor elke schijf verschillen, maar in het geval dat de planeet 30 astronomische eenheden van de ster verwijderd is en 30 keer de massa van de aarde is, de kleinere deeltjes in de binnenste ring zijn doorgaans minder dan een millimeter groot, terwijl die in de buitenste ring iets meer dan een millimeter zouden zijn.

ALMA zal dit kunnen waarnemen omdat de golflengte waarop het waarneemt ongeveer overeenkomt met de grootte van de stofdeeltjes. Dit betekent dat als waarnemers naar de schijf kijken met ALMA bij toenemende golflengten, de binnenste stofring zal naar verwachting vervagen, terwijl de buitenste ring helderder zou worden.

De reden voor dit patroon is tweeledig. Ten eerste laat het model van de onderzoekers zien dat de buitenste stofring meer grote stofdeeltjes zal bevatten omdat ze met een hogere snelheid (dan de kleinere deeltjes) bewegen en snel genoeg zijn om de planeet bij te houden terwijl deze naar binnen draait. Dit zal resulteren in een ring buiten de baan van de planeet die grotendeels bestaat uit grote deeltjes.

Ten tweede, de binnenste ring bestaat uit kleine deeltjes omdat ze langzamer naar binnen bewegen dan de planeet. Bijgevolg zijn ze niet in staat om uit de weg te gaan van de naar binnen migrerende planeet en zich zo ophopen in een ring net binnen de planeet. Deze keer beweegt het snel bewegende grote stof snel naar de ster en laat een inwendige stofring van kleine deeltjes achter.

Het onderzoeksteam zal blijven simuleren hoe dergelijke ALMA-waarnemingen eruit zouden zien en astronomen kunnen deze methode nu gebruiken in hun eigen ALMA-waarnemingen om naar deze signatuur van twee ringen te zoeken.

Dr. Farzana Meru merkt echter ook op dat:"Het kan zijn dat er ALMA-waarnemingen zijn van protoplanetaire schijven die deze stofringsignatuur al hebben gezien en vastgelegd terwijl ze op zoek waren naar andere verschijnselen. Als dezelfde schijf is waargenomen bij verschillende golflengten - mogelijk door verschillende teams - dan kan een vergelijking van deze waarnemingen al in staat zijn om onze theorie te bevestigen."