Toinen kokoelma juuri muodostuvia planeettajärjestelmiä. Tällä kertaa Gemini Planet Imageristä
Seuraavan vuosikymmenen aikana useita erittäin tehokkaita teleskooppeja tulee verkkoon. Havainnointiajan näillä 'skoopilla tulee olemaan suuri kysyntä, ja niiden kohteiden valikoima kattaa monia tähtitieteen, astrofysiikan ja kosmomologian aiheita'.
Yksi listan kärjessä olevista aiheista on eksoplaneetat.
Mutta kuinka tähtitieteilijät tietävät, missä viettävät arvokkaan eksoplaneetta-aikansa?
Tämä uusi tutkimus auttaa.
Planeetat muodostuvat roskalevyiksi nuorten tähtien ympärille. Mutta on vaikea nähdä noiden pölyisten levyjen sisään ja havaita todellisia planeettoja tällä hetkellä käytössä olevilla kaukoputkilla ja instrumenteilla. Nyt joukko tähtitieteilijöitä on julkaissut 'roiston galleriaksi' kutsutun kuvien näistä levyistä, joista jokainen näyttää todisteita nuorista planeetoista.
Kuvat ovat tulosta neljän vuoden työstä Gemini Planet Imager (GPI). GPI on tarkkuusinstrumentti, joka on asennettu 8-metriseen Gemini South -teleskooppiin Chilessä.
'Ei ole tehty systemaattista tutkimusta lähes näin suurista nuorista roskalevyistä, jotka on katsottu samalla instrumentilla, käyttäen samoja havainnointitapoja ja -menetelmiä.'
Tom Esposito, ensimmäinen kirjoittaja, U of C, Berkeley
Tulokset esitellään uudessa julkaisussa nimeltä ' Gemini Planet Imager Exoplanet Surveyn polarimetrisen kuvantamisen kampanjan roskalevytulokset. Ensimmäinen kirjoittaja on Tom Esposito, Kalifornian yliopiston Berkeleyn tutkijatohtori. Artikkeli on julkaistu The Astronomical Journal -lehdessä.
Tutkimus kohdistui nuoriin alle 500 miljoonan vuoden ikäisiin tähtiin. Ne olivat lähellä olevia tähtiä, 150 parsekin (490 valovuoden) etäisyydellä meistä. Siellä oli 104 tähteä, joista 38 oli aiemmin kuvattu. Tutkijat pystyivät myös ratkaisemaan 26 roskalevyä ja 3 protoplanetaarista/siirtymälevyä.
Kuusi Gemini Planet Imager -tutkimuksen 26 kehäkiekosta, jotka korostavat näiden levyjen muotojen ja koon monimuotoisuutta ja osoittavat tähtijärjestelmien uloimmat ulottuvuudet niiden muodostumisvuosina. (Kuva International Gemini Observatory, NOIRLab, NSF, AURA ja Tom Esposito, UC Berkeley. Kuvankäsittely: Travis Recto, Alaskan Anchoragen yliopisto, Mahdi Zamani ja Davide de Martin.)
Tutkimus on – ainakin osittain – pyrkimys seuloa ajan havainnointikohteita tehokkaammilla tulevaisuuden kaukoputkilla, joiden havainnointiajalle tulee olemaan erittäin suuri kysyntä. 'Kaukoputket, kuten James Webb -avaruusteleskooppi Jättiläinen Magellan-teleskooppi , ja Erittäin suuri teleskooppi tulee verkkoon lähivuosina. Ne ovat tarpeeksi tehokkaita tutkimaan eksoplaneettoja ja niitä isännöiviä järjestelmiä yksityiskohtaisemmin kuin nykyiset teleskoopit. Mutta niiden voimaa ei tarvita näiden planeettojen löytämiseen aluksi.
'Pölytäytteinen levy on usein helpompi havaita kuin planeetat, joten tunnistat ensin pölyn ja sitten tiedät suunnata James Webb -avaruusteleskooppisi tai Nancy Gracen roomalainen avaruusteleskooppi näissä järjestelmissä vähentämällä niiden tähtien määrää, jotka sinun täytyy seuloa löytääksesi nämä planeetat”, sanoi johtava kirjailija Tom Esposito. Lehdistötiedote .
Tässä tutkimuksessa olevien levyjen kuvien katsominen on kuin katsoisi Cooperin vyö omassa aurinkokunnassamme. Kuiperin vyö on kylmää aluetta kaukaisessa aurinkokunnassa, 40 kertaa kauempana Auringosta kuin Maa. Vyöhykkeen materiaali – kivet, jää ja pöly – jäi yli aurinkokuntamme kehityksen planeetan muodostumisvaiheesta.
Kuiperin vyö nimettiin hollantilais-amerikkalaisen tähtitieteilijän Gerard Kuiperin kunniaksi, joka oletti Neptunuksen takana olevan jäisten kappaleiden säiliön. Ensimmäinen Kuiperin vyöhykkeen esine löydettiin vuonna 1992. Tiedämme nyt yli tuhat esinettä siellä, ja sen arvioidaan asuvan yli 100 000 asteroidia ja komeetta, joiden halkaisija on yli 62 mailia (100 km). Luotto: JHUAPL
Tässä tutkimuksessa Gemini otti 26 kuvaa tähtien ympärillä olevista roskalevyistä. Näistä 25:n levyissä oli reikiä, mikä on todiste nuoresta planeettasta, joka lakaisi ilmaan muodostuessaan kaasua ja pölyä. Jotkut heistä olivat aiemmin tiedossa, mutta seitsemän 26:sta tunnistettiin äskettäin. Mutta 19 aiemmin tunnetun kuvan kuvat eivät olleet läheskään yhtä teräviä kuin nämä uudet kuvat. Useimmissa tapauksissa aiemmat kuvat ovat peräisin 'speereistä, joista puuttuu GPI:n korkea resoluutio, joten niissä ei näy samoja reikiä, jotka osoittavat nuorten, vielä muodostuvien planeettojen läsnäolon'.
'Yksi havaitsemistamme asioista on se, että nämä niin sanotut levyt ovat todella renkaita, joissa on sisäpinnat', sanoi Esposito, joka on myös tutkija SETI-instituutissa Mountain View'ssa, Kaliforniassa. 'GPI:llä oli selkeä näkemys tähteen lähellä olevista sisäalueista, kun taas aiemmin Hubble-avaruusteleskoopin ja vanhojen instrumenttien havainnot maasta eivät nähneet tarpeeksi lähelle tähteä nähdäkseen sen ympärillä olevan reiän.'
Yksi asioista, jotka tekevät Gemini Planet Imageristä niin tehokkaan, on sen koronagrafi. Kunnioitettavassa Hubblessa on koronografi, joka estää kaukaisten tähtien valon, mikä helpottaa tähden muiden yksityiskohtien näkemistä. Mutta sen koronagrafi ei ole lähelläkään yhtä tehokasta ja huipputeknologiaa kuin GPI. Koronografiaan käyttämällä GPI pystyy näkemään yhden tähtitieteellisen yksikön (AU) etäisyydelle kohdistamistaan tähdistä.
Tässä tutkimuksessa tutkijat käyttivät GPI:tä tarkastellakseen tähtiä, jotka olivat poikkeuksellisen kirkkaita infrapunasäteilyssä. Ei itse tähden tuotoksen takia. Mutta koska korkea infrapunateho osoittaa levyn olemassaolon, joka lähettää infrapunavaloa. GPI on tarpeeksi tehokas tarkkailemaan lähi-infrapunavaloa (NIR), jota sirottavat pienet pölyhiukkaset, jotka eivät ole suurempia kuin yksi mikroni tai millimetrin tuhannesosa.
Pölyrengas tähden HR 4796 A ympärillä. Sen siististi muotoillut reunat viittaavat suuren planeetan olemassaoloon, joka pyyhkäisee kaasua ja pölyä jäisten, kivisten roskien kiekon sisällä, samalla tavalla kuin Neptunus veistää Kuiperin vyöhykkeen sisäreunaa. . (Kuva International Gemini Observatory, NOIRLab, NSF, AURA ja Tom Esposito, UC Berkeley. Kuvankäsittely: Travis Recto, Alaskan Anchoragen yliopisto, Mahdi Zamani ja Davide de Martin.)
'Ei ole tehty systemaattista tutkimusta lähes näin suurista nuorista roskalevyistä, jotka katsotaan samalla instrumentilla, käyttäen samoja havainnointitapoja ja -menetelmiä', Esposito sanoi. 'Havaitsimme nämä 26 roskalevyä, joiden tietojen laatu on erittäin tasainen ja joissa voimme todella verrata havaintoja, mikä on ainutlaatuista roskalevytutkimuksissa.'
Tapa, jolla näistä levyistä ja tähdistä otettiin näytteitä tässä tutkimuksessa, palvelee tarkoitusta eksoplaneettojen tutkimuksessa. Esimerkiksi seitsemän uusista levyistä oli 13 levyn ryhmässä, jotka liikkuvat yhdessä avaruudessa. Kaikki 13 syntyivät samalle alueelle suunnilleen samaan aikaan, mikä tekee heistä loistavan kohteen syventääksemme ymmärrystämme eksoplaneettojen muodostumisesta nuorissa aurinkokunnissa ja sitä kautta oman järjestelmämme muodostumisesta.
'Jos käännätte oman aurinkokuntamme kelloa taaksepäin 4,5 miljardilla vuodella, mikä näistä levyistä me olimme?'
Tom esposito, pääkirjailija, Kalifornian yliopisto, Berkeley
”Se on kuin täydellinen kalastuspaikka; onnistumisprosenttimme oli paljon suurempi kuin mikään muu, mitä olemme koskaan tehneet', sanoi Paul Kalas, UC Berkeley-astronomian dosentti, joka on paperin toinen kirjoittaja. Koska kaikki seitsemän ovat tähtien ympärillä, jotka ovat syntyneet samalle alueelle suunnilleen samaan aikaan, 'se ryhmä itsessään on minilaboratorio, jossa voimme verrata ja verrata monien planeettojen taimitarhojen arkkitehtuuria, jotka kehittyvät samanaikaisesti erilaisissa olosuhteissa. meillä ei todellakaan ollut ennen”, Esposito lisäsi.
Mutta tämä yhtenäinen ryhmä on vain osa tarinaa. Kaikki tähdet ja levyt ovat nuoria, kymmenien miljoonien vuosien ja muutaman sadan miljoonan vuoden välillä. Tämä on erittäin dynaaminen ajanjakso nuorille aurinkokunnissa, kun planeetat muodostuvat ja vaeltavat ja kun järjestelmän yleinen arkkitehtuuri muodostuu.
Ympyrän muotoinen kiekko tähti TWA 7 ympärillä, yksi Gemini Planet Imager -laitteen havaitsemista 26 levystä. (Kuva International Gemini Observatory, NOIRLab, NSF, AURA ja Tom Esposito, UC Berkeley. Kuvankäsittely: Travis Recto, Alaskan Anchoragen yliopisto, Mahdi Zamani ja Davide de Martin.)
Mielenkiintoista on, että yhden tähden, jonka nimi oli HD 156623, levyssä ei ollut reikää. Mutta se on yksi ryhmän nuorimmista. Se sopii yhteen käsityksemme kanssa siitä, miten aurinkojärjestelmät muodostuvat. Hyvin nuorella tähdellä ei pitäisi vielä olla planeettoja, koska itse tähti on tuskin muodostunut.
Tämä on kuva hyvin nuoresta tähdestä HD 156623 ja sen levystä. Tutkijat eivät löytäneet todisteita levyssä olevasta reiästä, joka osoittaisi planeetan olemassaolon, jos se olisi siellä. PS1 ja bg1 ja bg2 ovat pistelähteitä ja taustaobjekteja, jotka eivät ole osa levyä. Kuvan luotto: Esposito et al, 2020.
'Kun katsomme nuorempia tähtien ympärillä olevia levyjä, kuten protoplaneettalevyjä, jotka ovat evoluution aikaisemmassa vaiheessa, kun planeettoja muodostuu tai ennen kuin planeetat ovat alkaneet muodostua, alueilla, joista löydämme nämä reiät, on paljon kaasua ja pölyä. vanhemmissa roskalevyissä', Esposito sanoi. 'Jokin on poistanut tuon materiaalin ajan myötä, ja yksi tapa, jolla voit tehdä sen, on planeetat.'
Yksi tällaisten tutkimusten kiehtovista puolista on se, mitä se saattaa kertoa meille omasta kodistamme täällä aurinkokunnassamme. Miltä se olisi näyttänyt, jos se olisi kuvattu lapsenkengissään.
”Jos käännät oman aurinkokuntamme kelloa taaksepäin 4,5 miljardilla vuodella, mikä näistä levyistä me olimme? Olimmeko me kapea rengas vai olimmeko sumea möykky?' Esposito sanoi. ”Olisi hienoa tietää, miltä näytimme silloin, jotta ymmärtäisimme oman alkuperämme. Se on suuri vastaamaton kysymys.'
Aurinkokuntamme on suhteellisen rauhallinen paikka verrattuna nuoriin aurinkokunnissa. Miltä meidän omamme saattoi näyttää lapsenkengissään? Kuva, joka esittää aurinkokunnan 8 planeettaa mittakaavassa. Kiitos: NASA
Emme voi koskaan tietää, miltä oma aurinkokuntamme näytti lapsenkengissään. Mutta samat prosessit, jotka muodostivat järjestelmämme, ovat pelissä kaikissa järjestelmissä. Meidän maamme voi olla erityistä vain arvokkaan elämää tukevan maapallomme vuoksi.
Ymmärryksemme nuorista tähdistä ja niiden ympärillä kehittyvästä aurinkokunnasta on muotoutumassa. Vielä kymmenen vuotta sitten emme olleet läheskään yhtä asiantuntevia kuin nyt. Kun seuraavan sukupolven kaukoputket tulevat verkkoon seuraavan vuosikymmenen aikana, tietomme kasvaa harppauksin.
Ja tämä tutkimus tulee olemaan osa sitä kaikkea.
Lisää:
- Lehdistötiedote: Roguen pölyisten tähtijärjestelmien galleria paljastaa eksoplaneettojen taimitarhat
- Tutkimus paperi: Gemini Planet Imager Exoplanet Surveyn polarimetrisen kuvantamiskampanjan roskalevytulokset
- Universumi tänään: Lisää kuvia planeettoja muodostavista levyistä nuorten tähtien ympärillä