För första gången, astronomer har kunnat kika in i hjärtat av planetbildning, registrerar temperaturen och mängden gas som finns i de regioner som är mest produktiva för att göra planeter.

Planeter bildas i utsvängda gas- och dammskivor - små partiklar som består av damm och is - som omger unga stjärnor. Mer specifikt, planeter bildas i mittplanet på den här skivan, eller i mitten av skivan sett kant-på. Men tills nu, astronomer har inte kunnat observera detta mittplan eftersom gaser i skivan var för ogenomskinliga.

"Vi har tidigare observerat skivor i processen att göra planeter men våra observationer skrapade bara på ytan, "sa Edwin Bergin, ordförande för U-M-avdelningen för astronomi. "När vi fastställde densitet, temperatur och gravitationshastighet - vad fysiken för planetens födelse är - vi provade inte området där planeter föds. "

Istället, forskare var tvungna att förlita sig på observationer gjorda på skivans yta. Nu, Bergin och hans team, som inkluderar postdoktor Ke Zhang, har utvecklat en metod som gör att de kan kika in i det mittplanet - i det här fallet, en skiva cirka 180 ljusår bort med en stjärna cirka 0,8 gånger massan av vår egen sol.

För att observera temperatur och andra förhållanden för planetens födelse, astronomer kan använda molekylärt väte, som är den mest förekommande molekylen i en planet eller stjärnbildningsregion. Men molekylärt väte avger inte vid de kalla temperaturerna som är förknippade med planetfödslar. Så astronomerna måste fokusera på en annan molekyl som finns tillsammans med molekylärt väte. De kallar denna olika molekyl för en "spårmolekyl" - en proxy för molekylärt väte. I det här pappret, laget använder en sällsynt form av kolmonoxid som spårmolekyl.

Deras resultat visar att millimetervågljuset som naturligt emitteras från denna sällsynta form av kolmonoxid tydligt spårar mittplanet-vilket för första gången avslöjar planetbildning för våra teleskop. I detta fall, astronomernas observationer förlitade sig på Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, en internationell astronomianläggning baserad i Chile som mäter radiovåglängder som avges av molekyler i dessa avlägsna skivor.

Baserat på fördelningen av denna kolmonoxid, astronomerna kunde beräkna hur mycket massa som finns tillgänglig på det planetbildande mittplanet. Med en annan sällsynt form av kolmonoxid, forskarna mätte också temperaturen i regionen baserat på hur starkt molekylen lyste.

"Om du vill förstå bildandet av vårt solsystem och varför det finns så många olika exoplanetsystem, vi måste förstå mittplanet, "Sade Zhang." Det är planet där du har mest av massan koncentrerad - det är där magin händer. "

En annan viktig upptäckt av papperet är den första direktmätningen av det som kallas kolmonoxidsnölinjen. Denna snölinje är den radie vid vilken kolmonoxid fryser i mittplanet. Utöver denna radie, värmen från stjärnan kan inte längre hålla kolmonoxid som en ånga vid mittplanet och kolmonoxid fryser som is på ytan av dammkorn.

Att direkt kunna observera mittplanets snögräns är också viktigt för att förstå under vilka förhållanden planeter bildas, Säger Zhang. Kolmonoxid kan ha en liknande roll som vatten vid bildandet av vårt eget solsystem.

"Vatten, när det kondenseras, lägger till mycket fast massa i byggandet av en planetkärna, "Zhang sa." Vatten gör dessa fasta ämnen mer klibbiga så att de kan växa snabbare. Astronomer misstänker att kolmonoxidsnölinjen har en liknande inverkan som vattensnögränsen. "

Forskarna hoppas nästa att använda sina observationer av den här skivans snölinje för att testa teorier om hur snölinjer underlättar planetbildning på andra skivor.

"Med förmågan hos Atacama Array och denna nya teknik, astronomer kan äntligen spåra planetbildning i aktion, "Bergin sa." Detta är kritisk information som behövs för att bekräfta teorier om planetarisk födelse, och vår massredovisning tyder på att planetbildning har börjat och den här skivan är på god väg att skapa nya planeter. "