För tjugofyra år sedan, De schweiziska astronomerna Michel Mayor och Didier Queloz upptäckte den första planeten som kretsade runt en solliknande stjärna utanför vårt solsystem – en milstolpe som erkändes av årets Nobelpris i fysik. Idag känner vi till tusentals fler exoplaneter, " och forskare försöker nu förstå när och hur de bildas.

De kända exoplaneterna är verkligen ett eklektiskt gäng. De varierar i storlek från små steniga planeter, som jorden, till gasjättar som är många gånger större än Jupiter.

Vissa har slingrande banor, medan andra kretsar inte om en stjärna utan två. Vissa har den blygsamma massa och temperaturer som anses nödvändiga för att försörja livet, medan vissa är helvetesbollar av värme och förkrossande gravitation. Vissa exoplaneter verkar kretsa ensamma om sina stjärnor, medan andra kretsar tillsammans med flera andra planeter, som jorden i vårt solsystem.

De allra flesta av dem vi har upptäckt hittills, dock, är jord- till Jupiter-stora planeter som kretsar mycket nära sina värdstjärnor – ofta närmare än Merkurius kretsar runt solen. Astronomer försöker förstå hur dessa nära kretsande planeter uppstod genom att studera exempel i olika - helst tidiga - bildningsstadier.

Men ung, Svaga exoplaneter är svåra att urskilja bland bländningen från en mycket aktiv förälderstjärna. Som en grupp ledd av Dr Jerome Bouvier vid Grenoble Institute of Planetology and Astrophysics i Frankrike frågar på sin hemsida:"Har du någonsin försökt lyssna på Sibelius bredvid en hammare?"

Att se igenom bruset, Dr Bouvier och kollegor använder några av världens mest kraftfulla teleskoparrayer, som European Southern Observatory's Very Large Telescope Interferometer på Paranalberget i Chile. Under tiden, datorsimuleringar av hur en ung planet stör skivan av gas och damm som omger dess begynnande stjärna kommer att hjälpa dem att veta hur man upptäcker unga exoplaneter i verkliga rymden.

Nära omloppsbana

Forskarna hoppas att deras projekt, SPIDI, kommer att leda till upptäckten av nära kretsande exoplaneter när de bildas, när de är ungefär en miljon år gamla. "En miljon år - det motsvarar ungefär två dagar i omfattningen av en mänsklig livstid, sade Dr Bouvier.

Ett och ett halvt år, projektet är fortfarande för nytt för att ha gett några resultat. Men genom att mäta egenskaperna hos exoplaneter i nära omlopp i deras babyfaser, forskarna vill förstå hur de föds.

Projektet kommer troligen inte att belysa bildandet av exoplaneter med andra typer av omloppsbana, dock. Och typen av bana är viktig, eftersom det bestämmer förhållandena på en exoplanets yta – och potentiellt om den är beboelig.

Varje typ av exoplanet och exoplanetbana kunde studeras individuellt. Men professor Richard Alexander vid University of Leicester i Storbritannien tror att genom att studera olika typer av exoplaneter som kretsar kring olika stjärnor är det mindre chans att missa viktiga processer som hjälper till att göra upp den stora bilden av planetbildning.

"För att använda en mycket dålig analogi:om du bara kunde se en del av en elefant - dess snabel, säg - du skulle sluta med en helt annan förståelse av elefanter än någon som bara kunde se dess tår, " sa han. "Genom att titta på olika typer av (exoplanet) system, vi gör vårt bästa för att ta ett steg tillbaka och titta på hela "planetbildande elefant, " snarare än bara en del av det."

Stars skiva

På något sätt, det sätt som en ung exoplanet interagerar med sin stjärnas skiva av damm och gas bestämmer vilken typ av exoplanet som till slut kommer att bildas. Prof. Alexanders projekt, Byggplaner, innebär att utveckla datorsimuleringar som förutsäger effekten av olika bildningsprocesser.

Dessa simuleringar kan testas mot observationer för att se om de processer de beskriver är korrekta.

Tillvägagångssättet ger resultat. I en nyligen genomförd studie, ledd av Prof. Alexanders kollega Dr. Dipierro vid University of Leicester, STORBRITANNIEN, datorsimuleringarna antydde att en ring som observerades i skivan av en stjärna som heter Elias 24 är den väg som frigörs av en omloppsbana, ännu oidentifierad, gasjätten planet.

Att verkligen lära sig något nytt om planetbildning, dock, forskarna vill förutsäga något som ännu inte har observerats. "Då kan vi använda nya observationer för att testa fysiken direkt, och maximera förståelsen vi får av all denna nya kunskap, " sa prof. Alexander.

Astrofysiker vet att i början, planeter bildas när damm och gas ackumuleras under gravitationen. Men denna tidigaste fas av planetbildningen är särskilt svår att studera.

Problemet är att dammet och gasen runt unga stjärnor var och en utvecklas på mycket komplexa sätt, och att studera hur de bildar planeter tillsammans kräver mycket expertis och datorkraft. Traditionellt, därför, damm och gas har simulerats som separata processer.

Knölig

Men som Dr. Mario Flock vid Max Planck Institute for Astronomy i Heidelberg, Tyskland, pekar ut, de två processerna kan inte riktigt separeras. Till exempel, närvaron av damm kan minska turbulensen i gasen, medan gasens turbulens påverkar storleken och fragmenteringen av dammkornen.

I ett projekt kallat UFOS, Dr. Flock och kollegor börjar förena gas- och dammsimuleringar för första gången, för att exakt beskriva några av de tidigaste stadierna av planetbildning. Deras förhoppning är att förklara några av funktionerna som ses i mycket unga stjärnskivor – spiraler och ringar – som fotspår av embryonala dammkorn som klumpar ihop sig.

Den största utmaningen här, säger Dr Flock, är att hitta rätt skalor av tid och rum över vilka gas och damm interagerar med störst inflytande. "Det kräver enorm expertis inom magneto-hydrodynamik, dammkoagulering, numeriska verktyg och högpresterande beräkningar.

"Om vi ​​lyckas koppla samman platserna för korntillväxt och planetbildning med aktuella observationer - det skulle vara det högsta målet, " fortsatte han. "Det skulle hjälpa oss att förstå vad som för närvarande händer i system vi observerar nu."