Två bilder av stjärnsystemet HD 106906 skapade av Erika Nesvold och hennes teams simulering. Den vänstra panelen visar en inzoomad bild av ringen av överblivet stenigt och isigt planetbildande material som roterar runt stjärnan. (Stjärnan är maskerad av den svarta cirkeln.) De olika nyanserna representerar gradienter av ljusstyrka i skivmaterialet. (Gult är ljusast och blått mörkast.). Den högra panelen visar en längre vy av det simulerade systemet. Stjärnan representeras av den gula cirkeln med en pil som pekar mot exoplaneten, 106906b. Nesvolds team visade att exoplaneten formar strukturen av skräpskivan, vilket visas av de vita och blå prickarna som omger stjärnan. Kredit:Erika Nesvold
När planeterna först börjar bildas, efterdyningarna av processen lämnar en ring av stenigt och isigt material som roterar och kolliderar runt den unga centrala stjärnan som ett himmelskt roller-derby. Analoger till vårt eget solsystems Kuiperbälte, dessa skivor av skräp som blivit över från planetbildning kan upptäckas av astronomer och studeras för att hjälpa till att förstå de processer som skapar planetsystem.
Att bestämma hur gravitationen hos befintliga planeter påverkar en skivas arkitektur är ett viktigt studieområde. Det mesta av denna forskning fokuserar på hur planeter som finns inuti skräpskivan definierar dess form, vilket är en av de få skivegenskaper som direkt kan observeras från jorden. Nytt arbete ledd av Carnegies Erika Nesvold tittar på hur en skiva påverkas av en planet som finns bortom dess yttersta kant, och visar att skivans form kan indikera om planeten bildades bortom skivan, eller fanns från början inuti disken och flyttade utåt med tiden. Verket är utgivet av The Astrophysical Journal Letters .
Star HD 106906 är perfekt för att studera detta fenomen. Den har en gigantisk planet, ungefär 11 gånger Jupiters massa, kretsar väldigt långt bort från sin värdstjärna, minst 650 gånger avståndet mellan jorden och vår egen sol. Denna planet, HD 107906b, kretsar utanför stjärnans skräpskiva, som är ungefär tio gånger närmare stjärnan än vad den är.
Nesvold och hennes kollegor, Smadar Naoz och Michael Fitzgerald från UCLA, modellerade HD 106906-systemet för att bättre förstå hur en yttre planet påverkar strukturen hos en skräpskiva.
Detta är en faktisk observation av HD 106906 tagen av European Southern Observatorys planetsökverktyg SPHERE. Stjärnan mörkläggs av en cirkel (som maskerar dess bländning från att blinda instrumentet) och skräpskivan kan ses nere till vänster. Uppe till höger är exoplaneten, 106906b. Simuleringen skapad av Erika Nesvold och hennes team återskapade exakt de observerade egenskaperna hos skivan:skivan är ljusare på sin östra (vänstra) sida, och orienterad cirka 20 grader medurs från planetens position på himlen. Kredit:ESO och A.M. Lagrange vid Université Grenoble Alpes.
"Vi kunde skapa den kända formen på HD 106906s skräpskiva utan att lägga till en annan planet i systemet, som vissa hade föreslagit var nödvändigt för att uppnå den observerade arkitekturen, sa Nesvold.
Singeln, en avlägsen jätteplanets gravitation kunde påverka skräpet på precis rätt sätt för att producera systemets platta, icke-cirkulär ring och för att ta hänsyn till skivans observerade form och egenskaper.
Vad mer, Nesvolds modell kunde hjälpa henne och teamet att bättre förstå planetens HD 106906b omloppsbana och troliga bildningshistoria. Teamets resultat tyder på att, mot vissa förutsägelser, det är troligt att planeten bildades utanför skivan. Om planeten hade bildats inuti skivan och rört sig utåt, skivan skulle ha fått en annan form än den som astronomer kan se i systemet.
"Andra skräpskivor som formas av påverkan av avlägsna jätteplaneter är troligen, " Nesvold tillade. "Mitt modelleringsverktyg kan hjälpa till att återskapa och visualisera hur de olika funktionerna hos dessa diskar kom till och förbättra vår förståelse av planetsystems utveckling överlag."
