Konstnärens intryck av den miljard år gamla solliknande stjärnan, HD 53143, och dess mycket excentriska skräpskiva. Stjärnan och en andra inre skiva visas nära de södra brännpunkterna av den elliptiska skräpskivan. En planet, som forskare antar formar skivan genom gravitationskraft, visas i norr. Skräpskivor är fossiler av planetbildning och eftersom vi inte direkt kan studera vår egen skiva - även känd som Kuiperbältet - samlar forskare information om bildandet av vårt solsystem genom att studera dem vi kan se på avstånd. Kredit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); M. Weiss (NRAO/AUI/NSF)
Med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) har astronomer avbildat skräpskivan av den närliggande stjärnan HD 53143 vid millimetervåglängder för första gången, och det ser inte ut som de förväntade sig. Baserat på tidiga koronagrafiska data förväntade sig forskarna att ALMA skulle bekräfta att skräpskivan var en ansiktsring med dammklumpar. Istället tog observationerna en överraskande vändning och avslöjade den mest komplicerade och excentriska skräpskivan som observerats hittills. Observationerna presenterades idag på en presskonferens vid det 240:e mötet för American Astronomical Society (AAS) i Pasadena, Kalifornien, och kommer att publiceras i en kommande utgåva av The Astrophysical Journal Letters (ApJL ).
HD 53143 – en ungefär miljard år gammal solliknande stjärna belägen 59,8 ljusår från jorden i stjärnbilden Carina – observerades första gången med den koronagrafiska avancerade kameran för undersökningar på Hubble Space Telescope (HST) 2006. Det är också omgiven av en skräpskiva - ett bälte av kometer som kretsar kring en stjärna som ständigt kolliderar och maler ner till mindre damm och skräp - som forskare tidigare trodde var en ansiktsring som liknar skräpskivan som omger vår sol, mer känd som Kuiperbältet.
De nya observationerna gjordes av HD 53143 med hjälp av de mycket känsliga Band 6-mottagarna på ALMA, ett observatorium som samarbetas av U.S. National Science Foundations National Radio Astronomy Observatory (NRAO), och har avslöjat att stjärnsystemets skräpskiva faktiskt är mycket excentrisk . I ringformade skräpskivor är stjärnan vanligtvis placerad vid eller nära skivans mitt. Men i elliptiskt formade excentriska skivor befinner sig stjärnan i ett av ellipsens fokus, långt borta från skivans mitt. Så är fallet med HD 53143, som inte sågs i tidigare koronagrafiska studier eftersom koronagrafer avsiktligt blockerar ljuset från en stjärna för att tydligare se närliggande objekt. Stjärnsystemet kan också hysa en andra skiva och åtminstone en planet.
Medan de studerade HD 53143 – en ungefär miljard år gammal solliknande stjärna – i millimetervåglängder för första gången, upptäckte forskare att stjärnans skräpskiva är mycket excentrisk. Till skillnad från ringformade skräpskivor, där stjärnan sitter i mitten, är HD 53143 belägen vid en brännpunkt av en elliptisk skiva och visas som den olösta punkten under och till vänster om mitten. Forskare tror att en andra olöst prick i norra delen av bilden är en planet som stör och formar skräpskivan. Kredit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. MacGregor (U. Colorado Boulder), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
"Fram till nu hade forskare aldrig sett en skräpskiva med en så komplicerad struktur. Förutom att den är en ellips med en stjärna i ett fokus, har den sannolikt också en andra inre skiva som är felinriktad eller lutad i förhållande till den yttre skivan." sa Meredith MacGregor, biträdande professor vid Center for Astrophysics and Space Astronomy (CASA) och Department of Astrophysical and Planetary Sciences (APS) vid CU Boulder, och huvudförfattaren till studien. "För att producera denna struktur måste det finnas en eller flera planeter i systemet som stör materialet i skivan gravitationsmässigt."
Denna excentricitetsnivå, sa MacGregor, gör HD 53143 till den mest excentriska skräpskivan som observerats hittills, och är dubbelt så excentrisk som Fomalhaut skräpskivan, som MacGregor helt avbildade vid millimetervåglängder med ALMA 2017. "Än så länge har vi inte hittat många skivor med en betydande excentricitet. I allmänhet förväntar vi oss inte att skivor är särskilt excentriska om inte något, som en planet, skulpterar dem och tvingar dem att vara excentriska. Utan den kraften tenderar banor att cirkulera, som det vi ser i vårt eget solsystem."
Sammansatt bild av stjärnsystemet HD 53143. Visat i orange/rött, millimetervåglängdsdata från Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), avslöjar en tidigare oobserverad excentrisk skräpskiva som kretsar runt HD 53143 i form av en ellips. Am oupplöst prick visar stjärnan utanför centrum nära skivans södra brännpunkter, medan en andra oupplöst prick i norr indikerar den potentiella närvaron av en planet. Optiska data från Hubble Space Telescopes Advanced Camera for Surveys (ACS) visas i blått och vitt; en koronagrafisk mask blockerar stjärnljuset, vilket gör att forskare kan se vad som händer i regionen kring HD 53143. Kredit:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. MacGregor (U. Colorado Boulder), S. Dagnello (NRAO/AUI/ NSF)
Viktigt, MacGregor noterar att skräpskivor inte bara är samlingar av damm och stenar i rymden. De är ett historiskt register över planetbildning och hur planetsystem utvecklas över tiden. och ge en titt in i deras framtid. "Vi kan inte studera bildningen av jorden och solsystemet direkt, men vi kan studera andra system som liknar men yngre än vårt eget. Det är lite som att se tillbaka i tiden", sa hon. "Skräpskivor är fossila rekord av planetbildning, och detta nya resultat är en bekräftelse på att det finns mycket mer att lära av dessa system och att kunskap kan ge en inblick i den komplicerade dynamiken hos unga stjärnsystem som liknar vårt eget solsystem. "
HD 53143 ligger i stjärnbilden Carina, ungefär 59,8 ljusår från jorden. Kredit:IAU/Sky &Telescope
Dr. Joe Pesce, NSF-programansvarig för ALMA, tillade:"Vi hittar planeter överallt vi tittar, och dessa fantastiska resultat av ALMA visar oss hur planeter bildas – både de runt andra stjärnor och i vårt eget solsystem. Denna forskning visar oss hur astronomi fungerar och hur framsteg görs, informerar inte bara vad vi vet om området utan också om oss själva." + Utforska vidare
