I en serie studier har ett team av astronomer kastat nytt ljus över den fascinerande och komplexa processen för planetbildning. De fantastiska bilderna, tagna med European Southern Observatorys Very Large Telescope (ESO:s VLT) i Chile, representerar en av de största undersökningarna någonsin av planetbildande skivor. Forskningen sammanför observationer av mer än 80 unga stjärnor som kan ha planeter som bildas runt sig, vilket ger astronomer en mängd data och unika insikter om hur planeter uppstår i olika delar av vår galax.
"Detta är verkligen ett skifte inom vårt studieområde", säger Christian Ginski, lektor vid University of Galway, Irland, och huvudförfattare till en av tre nya artiklar publicerade i Astronomy &Astrophysics . "Vi har gått från den intensiva studien av individuella stjärnsystem till denna enorma översikt över hela stjärnbildande regioner."
Hittills har mer än 5 000 planeter upptäckts som kretsar kring andra stjärnor än solen, ofta inom system som skiljer sig markant från vårt eget solsystem. För att förstå var och hur denna mångfald uppstår måste astronomer observera de damm- och gasrika skivorna som omsluter unga stjärnor – själva vaggan för planetbildningen. Dessa finns bäst i enorma gasmoln där själva stjärnorna bildas.
Ungefär som mogna planetsystem visar de nya bilderna upp den extraordinära mångfalden av planetbildande skivor. "Några av dessa skivor visar enorma spiralarmar, förmodligen drivna av den invecklade balett som kretsar kring planeter", säger Ginski.
"Andra visar ringar och stora hålrum uthuggna genom att bilda planeter, medan andra verkar jämna och nästan vilande bland all denna rörelse av aktivitet", tillägger Antonio Garufi, en astronom vid Arcetri Astrophysical Observatory, Italienska nationella institutet för astrofysik (INAF). och huvudförfattare till en av tidningarna.
Teamet studerade totalt 86 stjärnor över tre olika stjärnbildande regioner i vår galax:Oxen och Chamaeleon I, båda cirka 600 ljusår från jorden, och Orion, ett gasrikt moln cirka 1 600 ljusår från oss, dvs. känd för att vara födelseplatsen för flera stjärnor som är mer massiva än solen. Observationerna samlades in av ett stort internationellt team, inklusive forskare från mer än 10 länder.
Teamet kunde få fram flera viktiga insikter från datamängden. Till exempel, i Orion fann de att stjärnor i grupper om två eller fler var mindre benägna att ha stora planetbildande skivor. Detta är ett betydande resultat, med tanke på att till skillnad från vår sol har de flesta stjärnor i vår galax följeslagare. Utöver detta tyder det ojämna utseendet på skivorna i denna region på möjligheten av massiva planeter inbäddade i dem, vilket kan få skivorna att skeva och bli felinriktade.
Medan planetbildande skivor kan sträcka sig hundratals gånger större än avståndet mellan jorden och solen, gör deras placering flera hundra ljusår från oss att de framstår som små nålstick på natthimlen. För att observera skivorna använde teamet det sofistikerade Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research-instrumentet (SPHERE) monterat på ESO:s VLT. SPHEREs toppmoderna extrema adaptiva optiksystem korrigerar för de turbulenta effekterna av jordens atmosfär, vilket ger skarpa bilder av skivorna. Detta innebar att teamet kunde avbilda skivor runt stjärnor med massor så låga som hälften av solens massa, som vanligtvis är för svaga för de flesta andra instrument som finns tillgängliga idag.
Ytterligare data för undersökningen erhölls med hjälp av VLT:s X-shooter-instrument, som gjorde det möjligt för astronomer att avgöra hur unga och hur massiva stjärnorna är. Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), där ESO är en partner, hjälpte å andra sidan teamet att förstå mer om mängden damm som omger några av stjärnorna.
Allt eftersom tekniken går framåt hoppas teamet kunna fördjupa sig ännu djupare i hjärtat av planetbildande system. Den stora 39-metersspegeln i ESO:s kommande Extremely Large Telescope (ELT) kommer till exempel att göra det möjligt för teamet att studera de innersta områdena runt unga stjärnor, där steniga planeter som vår egen kan bildas.
För närvarande ger dessa spektakulära bilder forskare en skattkammare av data för att hjälpa till att ta reda på mysterierna kring planetbildning.
"Det är nästan poetiskt att de processer som markerar starten på resan mot att bilda planeter och i slutändan livet i vårt eget solsystem ska vara så vackra", avslutar Per-Gunnar Valegård, doktorand vid universitetet i Amsterdam, Nederländerna. som ledde Orionstudien. Valegård, som också är deltidslärare vid International School Hilversum i Nederländerna, hoppas att bilderna ska inspirera hans elever att bli vetenskapsmän i framtiden.
Denna forskning presenterades i tre artiklar för att dyka upp i Astronomy &Astrophysics . Data som presenterades samlades in som en del av SPHERE-konsortiets garanterade tidsprogram, såväl som DESTINYS (Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars) ESO Large Program.
Mer information: C. Ginski et al, SPHERE-vyn av den stjärnbildande regionen Chamaeleon I. Den fullständiga folkräkningen av planetbildande skivor med GTO- och DESTINYS-program, Astronomy &Astrophysics (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202244005
A. Garufi et al, SPHERE-vyn av Taurus stjärnbildande region. Den fullständiga folkräkningen av planetbildande skivor med GTO- och DESTINYS-program, Astronomy &Astrophysics (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202347586
P.-G. Valegard et al, Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars (DESTINYS):SPHERE-vyn av Orions stjärnbildande region, Astronomy &Astrophysics (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202347452
Journalinformation: Astronomi och astrofysik
Tillhandahålls av ESO
