Lehdistötiedote

ALMA paljasti kuinka läheinen planeettajärjestelmä toimii

12. huhtikuuta 2012

Käyttäen yhä rakenteilla olevaa uutta observatoriota tähtitieteilijät ovat tehneet merkittävän läpimurron läheisen planeettajärjestelmän tutkimuksessa, mikä tarjoaa arvokasta tietoa siitä kuinka tällaiset järjestelmät muodostuvat ja kehittyvät. Käyttäen ALMA:a (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) tähtitieteilijät ovat havainneet, että Fomalhaut-nimistä tähteä kiertävien planeettojen täytyy olla paljon aiemmin luultua pienempiä. Tämä on ensimmäinen julkaistu ALMA:n tieteellinen tulos sen ensimmäiseltä kaikille maailman tähtitieteilijöille avoimelta havaintojaksolta.

Havainnon mahdollistivat ALMA:n poikkeuksellisen terävät kuvat Fomalhautia kiertävästä pölykiekosta tai -renkaasta 25 valovuoden etäisyydellä Maapallosta. Löytö auttaa ratkaisemaan kiistan järjestelmän aikaisempien tutkijoiden välillä. ALMA:n kuvat osoittavat, että sekä ohuen pölykiekon sisempi että ulompi reuna on hyvin terävä. Yhdistettynä tietokonesimulaatioihin tämä havainto tuotti johtopäätöksen, että kahden planeetan painovoimavaikutukset pitävät kiekon pölyhiukkaset kiekossa. Toinen planeetoista on kiekkoa lähempänä tähteä ja toinen kauempana [1].

Tutkijoiden laskut antavat myös osviittaa planeettojen mahdollisesta koosta. Ne ovat Marsia suurempia, mutta korkeintaan muutaman kerran Maan kokoisia. Tämä on paljon vähemmän kuin tähtitieteilijät aikaisemmin ajattelivat. Vuonna 2008 NASA:n ja ESA:n Hubblen avaruusteleskooppi otti kuvia, jotka paljastivat sisemmän planeetan, jota tuolloin kuviteltiin suuremmaksi kuin Saturnus, aurinkokunnan toiseksi suurin planeetta. Myöhemmin infrapunateleskoopein tehdyt havainnot ovat kuitenkin epäonnistuneet löytämään planeettaa.

Tämä epäonnistuminen sai jotkin tähtitieteilijät epäilemään planeetan olemassaoloa Hubblenkaan kuvassa. Hubblen näkyvän valon havainto löysi myös hyvin pieniä tomuhiukkasia, joita tähden säteily puskee ulommas ja siten pölykiekon rakenne sumenee. Näkyvää valoa pitempien aallonpituuksien havainnot ALMA:lta löysivät halkaisijaltaan noin millimetrin kokoisia suurempia tomuhiukkasia, joita tähden säteily ei siirrä. Ne paljastavat selvästi kiekon terävät reunat ja rengasmaisen rakenteen, joka osoittaa kahden planeetan painovoimavaikutuksen.

"Yhdistämällä ALMA:n havainnot renkaan rakenteesta tietokonemalleihin voimme vetää hyvin tarkat rajat minkä tahansa renkaan lähellä olevan planeetan massalle ja kiertoradalle," kertoi Aaron Boley (Floridan yliopiston Sagan Fellow, Yhdysvallat), joka on tutkimusryhmän johtaja. "Näiden planeettojen massojen täytyy olla pienet. Muutoin planeetat tuhoaisivat renkaan," hän lisäsi. Planeettojen pienet koot selittävät miksi aikaisemmat infrapunahavainnot epäonnistuivat niitä löytämään, tiedemiehet kertovat.

ALMA-tutkimus osoittaa, että renkaan leveys on noin 16 kertaa Maan etäisyys Auringosta ja se on paksuudeltaan vain seitsemäsosa leveydeltään. "Rengas on vieläkin kapeampi ja ohuempi kuin aikaisemmin ajateltiin," sanoi Matthew Payne, myös Floridan yliopistosta.

Rengas on noin 140 kertaa Maan ja Auringon välisen etäisyyden päässä tähdestä. Omassa aurinkokunnassamme Pluto on noin 40 kertaa kauempana Auringosta kuin Maa. "Koska renkaan lähellä olevat planeetat ovat pieniä ja ovat kaukana tähdestään, ne ovat kylmimpien planeettojen joukossa, joita on milloinkaan löydetty normaalia tähteä kiertämässä," lisäsi Aaron Boley.

Tiedemiehet havaitsivat Fomalhautin järjestelmää syys- ja lokakuussa 2011, jolloin vain noin neljännes ALMA:n suunnitelluista 66 antennista oli käytettävissä. Kun rakennustyöt valmistuvat ensi vuonna, koko järjestelmä on paljon tehokkaampi. Jopa tässä varhaisessa vaiheessa ALMA oli kuitenkin riittävän tehokas paljastamaan aikaisemmilta millimetri-aallonpituuksien havaitsijoilta huomaamatta jääneet rakenteet.

"ALMA saattaa yhä olla rakenteilla, mutta se on jo lajinsa tehokkain teleskooppi. Tämä on vain alkua muita tähtiä kiertävien planeettojen muodostumisen ja kiekkojen tutkimuksen jännittävällä uudella aikakaudella", päättelee tutkimusryhmän jäsen ja ESO:n tähtitieteilijä Bill Dent (ALMA, Chile).

Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) on yhteistyöhanke, johon osallistuvat Eurooppa, Pohjois-Amerikka ja Itä-Aasia yhteistyössä Chilen kanssa. ALMA:a rahoittavat Euroopassa Euroopan eteläinen observatorio (ESO), Pohjois-Amerikassa Yhdysvaltain kansallinen tiedesäätiö (NSF) yhteistyössä Kanadan kansallisen tutkimusneuvoston (NRC) ja Taiwanin kansallisen tiedeneuvoston (NSC) kanssa sekä Itä-Aasiassa Japanin kansalliset luonnontieteelliset instituutit (NINS) yhteistyössä Taiwanin Academia Sinican (AS) kanssa. ALMA:n rakentamista ja toimintaa ohjaa Euroopan osalta ESO, Pohjois-Amerikan osalta Kansallinen radiotähtitieteen observatorio (NRAO), jota hallinnoi Associated Universities, Inc. (AUI) sekä Itä-Aasian osalta Japanin Kansallinen tähtitieteellinen observatorio (NAOJ). Yhteinen ALMA-observatorio (JAO) huolehtii ALMA:n rakentamisen, kokoonpanon ja operaation yhtenäisestä johdosta ja hallinnoinnista.

Lisähuomiot

[1] Planeettojen ja kuiden vaikutus pölyrenkaiden reunojen pitämisessä terävinä nähtiin ensimmäisen kerran, kun Voyager-luotain lensi Saturnuksen ohi ja otti yksityiskohtaisia kuvia planeetan rengasjärjestelmästä. Toisena esimerkkinä aurinkokunnastamme, yksi Uranuksen rengas on tarkkaan kuiden Cordelia ja Ophelia määrittämä, täysin samoin kuin ALMA-havaitsijat esittävät Fomalhautin renkaasta. Planeettojen renkaita määrittävät kuut ovat saaneet nimityksen "paimenkuut".

Pölyrenkaita näin määrittävät kuut ja planeetat tekevät niin painovoimavaikutusten kautta. Rengasta lähempänä tähteä kiertävä planeetta liikkuu nopeammin kuin renkaan tomuhiukkaset. Sen painovoima antaa energiaa hiukkasille puskien niitä siten ulommas. Renkaan ulkopuolella oleva planeetta liikkuu tomuhiukkasia hitaammin ja sen painovoima vähentää hiukkasten energiaa ja saa ne siten putoamaan hieman lähemmäs tähteä.

Lisätietoa

Tämä tutkimus julkaistiin A. Boleyn et al. kirjoittamassa tieteellisessä artikkelissa “Constraining the Planetary System of Fomalhaut Using High-Resolution ALMA Observations”, joka ilmestyy julkaisusarjassa Astrophysical Journal Letters.

Tutkimusryhmään kuuluvat A. C. Boley (University of Florida, Gainesville, USA), M. J. Payne (University of Florida), S. Corder (North American ALMA Science Center, Charlottesville, USA), W. Dent (ALMA, Santiago, Chile), E. B. Ford (University of Florida) ja M. Shabram (University of Florida).

Euroopan eteläinen observatorio (ESO) viettää vuonna 2012 perustamisensa 50-vuotisjuhlaa. ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 40-metrin kokoluokan optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu
• ESO:n ALMA-sivut
• Valokuvia ALMA:sta

Yhteystiedot

Aaron. C. Boley
University of Florida
Gainesville, USA
Puh.: +1 352 294 1844
Sähköposti: aaron.boley@astro.ufl.edu

William Dent
Joint ALMA Observatory
Santiago, Chile
Puh.: +56 2 467 6249
Matkapuhelin: +56 9 827 9537
Sähköposti: wdent@alma.cl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Sähköposti: rhook@eso.org

Dave Finley
Public Information Officer, National Radio Astronomy Observatory
Socorro, USA
Puh.: +1 575 835 7302
Sähköposti: dfinley@nrao.edu

Masaaki Hiramatsu
Education & Public Outreach Officer, National Astronomical Observatory of Japan
Japan
Puh.: +81 422 34 3900 ext.3150
Sähköposti: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp

William Garnier
Education and Public Outreach Officer, Joint ALMA Observatory
Santiago, Chile
Puh.: +56 2 467 6119
Sähköposti: wgarnier@alma.cl

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media