När exoplanetforskare först såg mönster i skivor av damm och gas runt unga stjärnor, de trodde att nybildade planeter kan vara orsaken. Men en ny NASA -studie varnar för att det kan finnas en annan förklaring - en som inte alls involverar planeter.

Exoplanetjägare tittar på stjärnor för några tecken som tyder på att det kan finnas planeter i omloppsbana, som förändringar i stjärnljusets färg och ljusstyrka. För unga stjärnor, som ofta omges av skivor av damm och gas, forskare letar efter mönster i skräpet - som ringar, bågar och spiraler - som kan orsakas av en kretsande värld.

"Vi undersöker vad vi tror är den ledande alternativa utmanaren till planethypotesen, vilket är att damm och gas i skivan bildar mönstren när de träffas av ultraviolett ljus, "sa Marc Kuchner, en astrofysiker vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

Kuchner presenterade resultaten av den nya studien på torsdagen, 11 januari, vid American Astronomical Society -mötet i Washington. Ett papper som beskriver resultaten har skickats till The Astrofysisk tidskrift .

När UV-stjärnljus med hög energi träffar dammkorn, det tar bort elektroner. Dessa elektroner kolliderar med och värmer gas i närheten. När gasen värms upp, trycket ökar och det fångar mer damm, som i sin tur värmer mer gas. Den resulterande cykeln, kallad fotoelektrisk instabilitet (PeI), kan arbeta tillsammans med andra krafter för att skapa några av de funktioner astronomer tidigare har associerat med planeter i skräpskivor.

Kuchner och hans kollegor utformade datasimuleringar för att bättre förstå dessa effekter. Forskningen leds av Alexander Richert, doktorand vid Penn State i University Park, Pennsylvania, och inkluderar Wladimir Lyra, professor i astronomi vid California State University, Northridge och forskningsassistent vid NASA:s Jet Propulstion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. Simuleringarna kördes på Discover supercomputing cluster på NASA Center for Climate Simulation på Goddard.

Under 2013, Lyra och Kuchner föreslog att PeI kunde förklara de smala ringarna som ses på vissa skivor. Deras modell förutsade också att vissa skivor skulle ha bågar, eller ofullständiga ringar, som observerades första gången 2016.

"Människor modellerar ofta dessa system med planeter, men om du vill veta hur en disk med en planet ser ut, du måste först veta hur en skiva ser ut utan en planet, "Sa Richert.

Richert är huvudförfattare till den nya studien, som bygger på Lyra och Kuchners tidigare simuleringar genom att inkludera ytterligare en ny faktor:strålningstryck, en kraft som orsakas av stjärnljus som träffar dammkorn.

Ljus utövar en minut fysisk kraft på allt det möter. Detta strålningstryck driver solseglar och hjälper direkta kometsvansar så att de alltid pekar bort från solen. Samma kraft kan pressa damm till mycket excentriska banor, och till och med blåsa några av de mindre kornen ur disken helt.

Forskarna modellerade hur strålningstryck och PeI samverkar för att påverka rörelsen av damm och gas. De fann också att de två krafterna manifesterar olika mönster beroende på de fysiska egenskaperna hos damm och gas.

2013 -simuleringarna av PeI avslöjade hur damm och gas interagerar för att skapa ringar och bågar, som de som observerats runt den riktiga stjärnan HD 141569A. Med införandet av strålningstryck, 2017 års modeller visar hur dessa två faktorer kan skapa spiraler som de som också observerats runt samma stjärna. Även om planeter också kan orsaka dessa mönster, de nya modellerna visar att forskare bör undvika att dra slutsatser.

"Carl Sagan brukade säga att extraordinära påståenden kräver extraordinära bevis, "Lyra sa." Jag känner att vi ibland är för snabba att hoppa till tanken att de strukturer vi ser orsakas av planeter. Det är vad jag anser vara ett extraordinärt påstående. Vi måste utesluta allt annat innan vi hävdar det. "

Kuchner och hans kollegor sa att de skulle fortsätta att faktorisera andra parametrar i deras simuleringar, som turbulens och olika typer av damm och gas. De tänker också modellera hur dessa faktorer kan bidra till mönsterbildning kring olika typer av stjärnor.