De scherpste opname ooit van een stofschijf rond een andere ster heeft structuren in de schijf onthuld die tekenen zijn van ongeziene planeten.
Dr. Michael Liu, een astronoom aan het Instituut voor Astronomie van de Universiteit van Hawaï, heeft beelden in hoge resolutie van de nabije ster AU Microscopii (AU Mic) verkregen met behulp van de Keck-telescoop, 's werelds grootste infraroodtelescoop. Op een afstand van slechts 33 lichtjaar is AU Mic de dichtstbijzijnde ster met een zichtbare stofschijf. Dergelijke schijven zouden de geboorteplaatsen van planeten zijn.
“We kunnen jonge planeten rond AU Mic nog niet direct in beeld brengen, maar ze kunnen zich ook niet volledig voor ons verbergen. Ze onthullen zichzelf door hun zwaartekrachtinvloed en vormen patronen in de zee van stofdeeltjes die om de ster draaien ”, zei Dr. Liu.
De resultaten zullen worden gepubliceerd in de online Science Express van 12 augustus en in de septembereditie van Science.
Een stofschijf zou normaal gesproken relatief karakterloos en symmetrisch lijken, omdat eventuele verstoringen worden gladgestreken wanneer het materiaal om de ster draait. Dit wordt echter niet waargenomen in het geval van AU Mic. In plaats daarvan heeft Dr. Liu ontdekt dat de schijf ongelijkmatig is en klonten heeft. Deze structuren ontstaan en worden gehandhaafd vanwege de zwaartekrachtinvloed van ongeziene planetaire metgezellen.
De klonten in de schijf van AU Mic liggen op afstanden van 25 tot 40 astronomische eenheden verwijderd van de centrale ster (waar één astronomische eenheid de afstand is van de aarde tot de zon), of ongeveer 2 tot 4 miljard mijl. In ons eigen zonnestelsel komt dit overeen met de regio's waar Neptunus en Pluto wonen.
AU Mic is een vage rode ster, met slechts de helft van de massa en een tiende van de energie-output als de zon. Eerdere studies hebben aangetoond dat AU Mic ongeveer 12 miljoen jaar oud is, een tijdperk waarvan wordt aangenomen dat het een actieve fase van planeetvorming is. Ter vergelijking: onze zon is ongeveer 4,6 miljard jaar oud, of ongeveer 400 keer ouder, en de vorming van planeten is allang voorbij.
“Door zeer jonge sterren zoals AU Mic te bestuderen, krijgen we inzicht in het proces van planeetvorming zoals dat zich voordoet. Als gevolg hiervan leren we over de geboorte van ons eigen zonnestelsel en zijn planeten, 'zei Liu.
De beelden alleen kunnen ons nog niet vertellen wat voor soort planeten er zijn, alleen dat de planeten zo groot zijn dat ze de verdeling van het stof door zwaartekracht veranderen. Er wordt echter waargenomen dat veel structuren in de AU Mic-schijf elliptisch (niet-cirkelvormig) zijn, wat aangeeft dat de planetaire banen elliptisch zijn. Dit is anders dan in ons eigen zonnestelsel, waar de meeste planeten cirkelvormige banen volgen.
Afbeeldingen van schijven rond nabije sterren zijn zeer zeldzaam. Eerder dit jaar kondigden Dr. Liu en zijn collega's de ontdekking aan van de grote stoffige schijf rond AU Mic. Het licht van de schijf van AU Mic komt voort uit kleine stofdeeltjes die het licht van de centrale ster reflecteren. De nieuwe afbeeldingen zijn 30 keer scherper dan de eerdere, waardoor de klonten in de binnenste schijf van AU Mic kunnen worden ontdekt.
Dr. Liu gebruikte voor dit onderzoek de Keck II-telescoop op Mauna Kea, Hawaii. De twee Keck-telescopen zijn de grootste infraroodtelescopen ter wereld, elk met een primaire spiegel van 10 meter (33 voet) in diameter. De telescopen zijn uitgerust met adaptieve optiek, een krachtige technologie die astronomische beelden corrigeert voor de vervaging veroorzaakt door de turbulente atmosfeer van de aarde.
De resulterende infraroodbeelden zijn de scherpste ooit verkregen van een circumstellaire schijf, met een hoekresolutie van 1/25 boogseconde, ongeveer 1 / 500.000 van de diameter van de volle maan. Als iemands visie zo scherp zou zijn als het adaptieve optieksysteem van Keck, zou hij een tijdschrift kunnen lezen dat op anderhalve kilometer afstand lag. In het geval van AU Mic kunnen de Keck-afbeeldingen kenmerken zien van slechts 0,4 Astronomische Eenheden, minder dan de helft van de afstand van de aarde tot de zon.
"Het is opmerkelijk hoe snel Adaptive Optics bij Keck is uitgegroeid van een exotische demonstratietechnologie tot het produceren van wetenschappelijke resultaten van ongekende kwaliteit", zegt Dr. Frederic H. Chaffee, de directeur van het W. M. Keck Observatorium. “We gaan een nieuw tijdperk van beeldvorming met hoge resolutie binnen de astronomie binnen. Liu's adembenemende beelden van mogelijke planeten in formatie rond AU Mic zouden een paar jaar geleden ondenkbaar zijn geweest vanaf elke telescoop - in de ruimte of op aarde -. Dit is een opwindende tijd voor ons allemaal. '
Een voordruk van het papier is te vinden op de astro-ph-website
Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door de National Science Foundation.
Oorspronkelijke bron: IfA News Release
