Lehdistötiedote

Aurinkokuntia muovaamassa

ESO:n SPHERE-havaintolaite paljastaa vastasyntyneiden planeettojen muovaamia protoplanetaarisia kiekkoja

9. marraskuuta 2016

Tarkat, uudet havainnot ovat paljastaneet huomiota herättäviä piirteitä nuoria tähtiä ympäröivissä planeettoja muodostavissa kiekoissa. ESO:n VLT-teleskooppiin kiinnitetty SPHERE-havaintolaite on mahdollistanut nuorten aurinkokuntien monimutkaisen dynamiikan havainnoimisen. Näistä yksi kehittyy reaaliaikaisesti. Kolmen tähtitieteilijäryhmän hiljattain julkaistut tulokset esittelevät SPHERE:n vaikuttavia valmiuksia taltioida tapoja, joilla planeetat muovaavat niitä muodostavia kiekkoja paljastaen uusien maailmojen muodostumisympäristöjen monimutkaisuuden.

Kolme tähtitieteilijäryhmää on käyttänyt SPHERE:ä, ESO:n Paranalin observatorion VLT-teleskoopin (Very Large Telescope) kehittynyttä eksoplaneettoja metsästävää havaintolaitetta, selvittääkseen aloittelevien planeettajärjestelmien arvoituksellista evoluutiota. Tunnettujen eksoplaneettojen lukumäärän räjähdysmäinen lisääntyminen viime vuosina on saanut niiden tutkimuksen yhdeksi nykyaikaisen tähtitieteen dynaamisimmista osa-alueista.

Nykyään tiedetään, että planeetat muodostuvat vastasyntyneitä tähtiä ympäröivissä valtavissa kaasu- ja tomukiekoissa, jotka tunnetaan protoplanetaarisina kiekkoina. Nämä voivat ulottua satojen miljoonien kilometrien alueelle. Ajan myötä näiden protoplanetaaristen kiekkojen hiukkaset törmäävät, yhdistyvät ja lopulta muodostavat planeettojen kokoisia kappaleita. Näiden planeettoja muodostavien kiekkojen kehittymisen tarkemmat yksityiskohdat ovat kuitenkin yhä arvoituksellisia.

SPHERE on tuore tulokas VLT:n havaintolaitteiden sarjassa ja käyttäen uusien teknologioiden yhdistelmää se tarjoaa tehokkaan menetelmän havaita suoraan protoplanetaaristen kiekkojen hienojakoisia yksityiskohtia [1]. Protoplanetaaristen kiekkojen ja kasvavien planeettojen vuorovaikutukset voivat muovata kiekkoihin erilaisia muotoja: laajoja renkaita, spiraalihaaroja ja varjostettuja aukkoja. Nämä ovat erityisen kiinnostavia, sillä näiden rakenteiden ja niitä muovaavien planeettojen yksiselitteistä yhteyttä ei ole vielä löydetty. Tämä on arvoitus, jota tähtitieteilijät ratkovat innolla. Onneksi SPHERE:n erikoiskykyjen ansiosta tutkimusryhmät voivat havaita näitä protoplanetaaristen kiekkojen huomiotaherättäviä piirteitä suoraan.

Esimerkiksi RXJ1615 on nuori tähti Skorpionin tähdistössä 600 valovuoden etäisyydellä Maasta. Alankomaalaisen Leidenin observatorion Jos de Boerin johtama tutkimusryhmä löysi nuorta tähteä ympäröivän samankeskisten renkaiden monimutkaisen järjestelmän, joka muodostaa jättimäistä versiota Saturnusta ympäröivistä renkaista muistuttavan muodon. Näin monimutkaista renkaiden muotoa protoplanetaarisessa kiekossa on havaittu aikaisemmin vain jokusen kerran ja, mikä vieläkin jännittävämpää, koko järjestelmä vaikuttaa vain 1.8 miljoonan vuoden ikäiseltä. Kiekko näyttää siltä kuin sitä muovaisivat yhä muodostumassa olevat planeetat.

Uuden, havaitun protoplanetaarisen kiekon ikä tekee RXJ1615:stä silmiinpistävän järjestelmän, sillä useimmat tähän mennessä havaitut protoplanetaariset kiekot ovat suhteellisen vanhoja tai kehittyneitä. De Boerin odottamattomia tuloksia toistivat pikaisesti myöskin Leidenin observatoriossa työskentelevän Christian Ginskin johtaman tutkimusryhmän havainnot. Ryhmä havaitsi Kameleontin tähdistössä noin 500 valovuoden etäisyydellä Maasta sijaitsevaa nuorta tähteä HD97048. Tunnollisen analyysin seurauksena he havaitsivat, että tätä tähteä ympäröivä nuori kiekko on myös muodostanut sisäkkäitä renkaita. Näiden kahden järjestelmän symmetria on yllättävä tulos, sillä useimmat protoplanetaariset järjestelmät käsittävät koko joukon epäsymmetrisiä spiraalihaaroja, aukkoja ja pyörteitä. Nämä havainnot lisäävät merkittävästi tunnettujen, useita hyvin symmetrisiä renkaita käsittävien järjestelmien lukumäärää.

Alankomaalaisen Anton Pannekoek -tähtitiedeinstituutin Tomas Stolkerin johtama tähtitieteilijäryhmä taltioi erityisen näyttävän esimerkin yleisemmästä epäsymmetrisestä kiekosta. Tämä kiekko ympäröi noin 450 valovuoden etäisyydellä sijaitsevaa tähteä HD135344B. Vaikka tätä tähteä on tutkittu paljon aikaisemminkin, SPHERE:n ansiosta on mahdollista nähdä uusia hätkähdyttäviä piirteitä tähden protoplanetaarisessa kiekossa. Yhden tai useamman Jupiterin kaltaiseksi maailmaksi kehittymässä olevan massiivisen protoplaneetan oletetaan muodostaneen keskusaukon ja kaksi selvästi erottuvaa spiraalihaaran kaltaista rakennetta.

Lisäksi havaittiin neljä tummaa viirua, jotka ovat ilmeisesti HD135344B:n kiekossa olevan materian liikkeiden heittämiä varjoja. On merkittävää, että yksi viiruista muuttui havaittavasti havaintojaksojen välisten kuukausien aikana. Tämä on harvinainen esimerkki reaaliaikaisesta planeettojen kehittymisen havainnoimisesta ja antaa vihjeitä kiekon sisäosissa tapahtuvista muutoksista, joita ei voi havaita suoraan SPHERE:llä. Sen lisäksi, että nämä välkkyvät varjot tuottavat kauniita kuvia, ne tarjoavat ainutkertaisen tavan luodata kiekon sisimpien osien dynamiikkaa.

Nämä Stolkerin ryhmän havainnot todistavat de Boerin ja Ginskin löytämien sisäkkäisten renkaiden tavoin, että nuoria tähtiä ympäröivien kiekkojen monimutkaiset ja muuttuvat ympäristöt pystyvät yhä tuottamaan yllättäviä uusia havaintoja. Koostamalla vaikuttavan tietomäärän näistä protoplanetaarisista kiekoista, nämä tutkimusryhmät ovat askeleen lähempänä sen ymmärtämistä kuinka planeetat muovaavat niitä muodostavia kiekkoja ja siten itse planeettojen muodostumisen ymmärtämistä.

Lisähuomiot

[1] SPHERE:n ensivalo oli kesäkuussa 2014. Havaintolaite käyttää kehittynyttä adaptiivista optiikkaa poistamaan ilmakehän häiriöt, koronagrafia peittämään suurimman osan keskustähden valosta ja differentiaalikuvauksen ja polarimetrian yhdistelmää eristämään kiekon piirteiden valon.

Lisätietoa

Boerin, Ginskin ja Stolkerin yhdessä SPHERE-konsortion kollegoidensa kanssa tekemä tutkimus on nyt hyväksytty julkaistavaksi julkaisusarjassa Astronomy and Astrophysics. Heidän julkaisunsa ovat otsikoiltaan Direct detection of scattered light gaps in the transitional disk around HD 97048 with VLT/SPHERE, Shadows cast on the transition disk of HD 135344B: Multi-wavelength VLT/SPHERE polarimetric differential imaging ja Multiple rings in the transition disk and companion candidates around RX J1615.3-3255: High contrast imaging with VLT/SPHERE. Kaikki kolme julkaisua on kirjoitettu Amsterdamin yliopiston Carsten Dominikin johtaman SPHERE GTO -ohjelman puitteissa.

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, 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 yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista E-ELT -teleskooppia (European Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu, jonka kirjoittivat Jos de Boer et al.
• Tutkimusjulkaisu, jonka kirjoittivat Christian Ginski et al.
• Tutkimusjulkaisu, jonka kirjoittivat Tomas Stolker et al.

Yhteystiedot

Tomas Stolker
Anton Pannekoek Institute for Astronomy
Amsterdam, the Netherlands
Puh.: +3120525 8152
Sähköposti: T.Stolker@uva.nl

Jos de Boer
Leiden University
Leiden, the Netherlands
Puh.: +31715278139
Sähköposti: deboer@strw.leidenuniv.nl

Christian Ginski
Leiden University
Leiden, the Netherlands
Puh.: +31715278139
Sähköposti: ginski@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

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