Her fødes planetene

De omtalte studiene presenteres i tre forskningsartikler i journalen Astronomy and Astrophysics:

• Forskningsartikkelen av Jos de Boer et al.
• Forskningsartikkelen av Christian Ginski etal.
• Forskningsartikkelen av Tomas Stolker et al.

Planeter dannes av enorme skiver gass og støv som omgir nyfødte stjerner. De «protoplanetariske skivene» kan ha radier på flere tusen millioner kilometer. Partiklene i skivene kolliderer og kitter seg sammen, hvilket omsider resulterer i planetstore legemer. Men detaljene i prosessen er fortsatt et mysterium.

– I løpet av utviklingen til planetsystemer vil man nok alltid ha en periode der planeter og restmateriale - i form av en skive - eksisterer samtidig. Det vil være et kontinuerlig og heftig bombardement av asteroider i millioner av år. Det skjedde også i vårt solsystems barndom. I tillegg er det nok ganske vanlig at planetstore legemer kolliderer og kanskje delvis smelter sammen. Et brutalt kaos med andre ord, sier astronomen Jan-Erik Ovaldsen. Han er pressekontakt for European Southern Observatory (ESO) i Norge.

Det nye SPHERE-instrumentet på ESOs Very Large Telescope (VLT) i Chile har gjort det mulig å studere utviklingen i de unge solsystemene nærmere, heter det i en pressemelding fra organisasjonen, som Ovaldsen har oversatt.

De nye observasjonene gjengitt på bildene nedenfor er gjort av tre forskergrupper, som har studert de planetdannende skivene omkring tre unge stjerner.

– Fremdeles et sjeldent syn

Slike observasjoner er fremdeles temmelig sjeldne, og disse bildene er dessuten skarpere enn tidligere observasjoner.

– Det finnes ikke store mengder bilder av planetdannende skiver. Selv om dette er store strukturer med radier langt større enn banen til vårt solsystems ytterste planet, er avstandene fra Jorda så store at det er svært utfordrende å observere dem.

I tillegg gjør det sterke lyset fra moderstjernen i disse fjerntliggende solsystemene at det kreves helt særskilte instrumenter som SPHERE for å observere protoplanetariske skiver, og eventuelle planeter.

Målet med studiene er å lære mer om hvordan gryende planetsystemer utvikler seg.

SPHERE lar astronomene avbilde protoplanetariske skiver direkte. Vekselvirkningen mellom slike skiver og gryende planeter gir opphav til en rekke forskjellige formasjoner i skivene – ringer, spiralarmer og skygger. Man har enda ikke klart å finne en entydig sammenheng mellom disse strukturene og planetene som gir opphav til dem. De er derfor av stor interesse for forskere, skriver ESO.

(Artikkelen fortsetter under bildet):

– Et brutalt kaos

Tre unge stjerner er studert i studiene disse bildene stammer fra:

Stjernen RX J1615 ligger i stjernebildet Skorpionen, 600 lysår fra jorden. Rundt stjernen har en nederlandsk gruppe astronomer funnet et innviklet system av konsentriske ringer. Systemet ser ut til å være kun 1,8 millioner år gammelt, og skiven viser tegn på at den formes av planeter som fortsatt er under dannelse.

En annen gruppe astronomer ved Leiden-observatoriet i Nederland tok for seg den unge stjernen HD 97048, omkring 500 lysår fra Jorda, i stjernebildet Kamelonen. Etter analyser kom forskerne frem til at skiven rundt stjernen også hadde konsentriske ringer. Hittil har man kun visst om noen få andre systemer med slike symmetriske ringer.

Et flott eksempel på en asymmetrisk skive, en vanligere variant, ble undersøkt av en tredje gruppe astronomer ved Anton Pannekoek-instituttet i Nederland. Skiven omkranser stjernen HD 135344B, som ligger cirka 450 lysår unna oss. Selv om stjernen har blitt studert tidligere, kunne teamet ved hjelp av SPHERE-instrumentet se stjernens protoplanetariske skive mye tydeligere enn før. Det store tomrommet i midten og de to iøynefallende spiralarmene antas å være skapt av en eller flere massive protoplaneter, som med tiden vil utvikle seg til Jupiter-lignende kjempeplaneter.

I skiven rundt HD 135344B observerte astronomene dessuten fire mørke striper, som trolig er skygger fra materiale som går i bane rundt stjernen. Skiven ble observert med noen måneders mellomrom, og utrolig nok kunne man se at en av stripene endret seg på denne korte tiden.

Gryende kloder

Ovaldsen forklarer at det ikke nødvendigvis er snakk om ferdige planeter på teleskopbildene, men «gryende kloder».

– Utviklingen fra en enorm, omliggende støv- og gasskive til ferdigdannede planeter er svært innviklet og ennå ikke forstått til fulle. Det dannes først små partikler, som med tiden fester seg sammen til større og større legemer, sier astronomen.

– Når planetene blir store nok, er det ikke vanskelig å se for seg at de med sin gravitasjon og bevegelse begynner å påvirke og forme restmaterialet i den protoplanetariske skiven.
Det er det siste punktet de omtalte studiene dreier seg om.
Astronomene håper å finne svar på hvordan de voksende planetene og skivene påvirker hverandre ved å studere flere slike systemer, og gjøre teoretiske beregninger og datasimuleringer.

En økt forståelse av hvordan planetene påvirker skivene de dannes fra, gir i sin tur bedre forståelse av hvordan planetene blir til – både vår egen jord, og kloder rundt fjerntliggende stjerner.

– Bedre innsikt i disse vekselvirkningene ville gitt oss enda flere brikker i det større puslespillet med å forstå hvordan solsystemer blir til – inkludert vårt eget, sier Ovaldsen.

Les også: – Saturns måne Dione har et underjordisk hav

Bygger nytt gigantteleskop

ESO er den fremste mellomstatlige astronomiorganisasjonen i Europa, og driver tre observatorier i Chile. Ved Paranal har ESO oppført Very Large Telescope, verdens mest avanserte astronomiske observatorium for synlig lys, og to kartleggingsteleskoper. På Cerro Armazones, ikke langt fra Paranal, er ESO i ferd med å bygge European Extremely Large Telescope (E-ELT), med en speildiameter på 39 meter.

– E-ELT blir veldig mye større enn selv de aller største teleskoper som finnes i dag, sier Ovaldsen.

Størrelsen gjør at man kan observere svakere og fjernere objekter, i tillegg til at oppløsningen blir mye høyere, slik at man kan oppdage mindre objekter og se flere detaljer.

– Et av målene med E-ELT er å oppdage jordlignende eksoplaneter i den beboelige sonen, altså det området rundt moderstjernen hvor temperaturen tillater flytende vann å eksistere på en planet, sier astronomen.

Les også: Slik jakter forskere på utenomjordisk liv

Ovaldsen driver også Himmelkalenderen, «et nettsted om astronomi og himmelbegivenheter».

Les også:

Jupiters måne Europa: Toppkandidat for utenomjordisk liv

NASA: nye bilder fra Mars