Astronomer från Institutionen för fysik vid University of Tokyo upptäckte en tät materialskiva runt en ung stjärna, som kan vara en föregångare till ett planetsystem. Deras forskning kan avsevärt förbättra modellerna för hur solsystem bildas, som skulle berätta mer om vår egen plats i kosmos.

Tidigt 2017, Biträdande professor Yoko Oya gav doktoranden Yuki Okoda nyligen komplexa data om en stjärna i närheten som hon kunde börja sin doktorsexamen med. Lite insåg hon att det hon skulle hitta inte bara skulle kunna låsa upp hemligheterna kring hur planeter bildas utan möjligen hennes karriär som professionell astronom.

Stjärnan i fråga (endast känd genom sitt katalognummer IRAS 15398-3359) är liten, ung och relativt cool för en stjärna. Det minskar i storlek betyder att det svaga ljuset som det lyser inte ens kan nå oss genom ett moln av gas och damm som omger det. Men detta hindrar inte nyfikna sinnen från att utforska det okända.

Under 2013, Oya och hennes medarbetare använde Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile för att observera stjärnan i submillimetervåglängder, eftersom den typen av ljus kan tränga in i dammmolnet - som referens rött ljus är runt 700 nanometer. En noggrann analys avslöjade några intressanta nebulösa strukturer, trots att de arbetade från att de var svåra att förstå.

"Den största akademiska utmaningen jag har mött var att försöka förstå korniga bilder. Det är oerhört svårt att veta exakt vad du verkligen tittar på." säger Okoda. "Men jag kände mig tvungen att utforska arten av de strukturer som Dr Oya hade sett med ALMA, så jag kom med en modell för att förklara dem. "Modellen hon tog fram kom som en överraskning för Okoda och hennes kollegor, men det passade perfekt in i data. Den beskriver en tät materialskiva som består av gas och damm från molnet som omger stjärnan. Detta har aldrig tidigare setts runt en så ung stjärna.

Skivan är en föregångare till en protoplanetär disk, som fortfarande är mycket tätare och så småningom blir ett planetsystem i omloppsbana runt en stjärna.

"Vi kan inte säga säkert att den här hårddisken kommer att förenas till ett nytt planetsystem, "förklarar Oya." Dammmolnet kan skjutas bort av stjärnvindar eller så kan det falla ner i själva stjärnan, mata den i processen. Det som är spännande är hur snabbt detta kan hända. "

Stjärnan är liten med cirka 0,7 procent massan av vår sol, baserat på observationer av massan av det omgivande molnet. Den kan bli så stor som 20 procent på bara några tiotusentals år, en blinkning i den kosmiska skalan.

"Jag hoppas att våra observationer och modeller kommer att öka kunskapen om hur solsystem bildas, "säger Okoda." Mina forskningsintressen involverar unga protostellära objekt, och implikationen att protoplanetära skivor kan bildas tidigare än förväntat gör mig verkligen upphetsad. "

Okoda började detta projekt för ett och ett halvt år sedan för att finslipa sina färdigheter som astronom, men speglade den unga stjärnan hon såg, övningen utvecklades snabbt och blev ett fullständigt forskningsprojekt, som förhoppningsvis kommer att ge henne en doktorsexamen från University of Tokyo.

Observationerna och den resulterande modellen var endast möjliga tack vare framsteg inom radioastronomi med observatorier som ALMA. Teamet hade tur att skivans plan är i nivå med vårt eget solsystem eftersom det betyder att stjärnljuset ALMA ser passerar tillräckligt med gas och damm för att avslöja viktiga egenskaper hos det.

"Vi hade också turen att få tid med ALMA att utföra våra observationer. Endast cirka 20 procent av ansökningarna går faktiskt vidare, "förklarar Oya." Med högspecialiserade astronomiska instrument, det är mycket konkurrens om tiden. Min förhoppning är att vår framgång kommer att inspirera en ny generation astronomer i Japan att nå stjärnorna.