Jafnvel brúnir dvergar geta haft bergreikistjörnur
ALMA rannsakar geimrykagnir í kringum misheppnaða stjörnu
Sævar Helgi Bragason
29. nóv. 2012
Fréttir
Stjörnufræðingar hafa gert óvænta uppgötvun sem sýnir að jafnvel brúnir dvergar geta haft bergreikistjörnur
Stjörnufræðingar sem notuðu Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hafa í fyrsta sinn komist að því, að í útjöðrum rykskífu umhverfis brúnan dverg eru rykagnir sem eru í kringum millímetri að stærð en slíkar agnir finnast jafnan í þéttari skífum umhverfis nýfæddar stjörnur. Þetta er óvænt uppgötvun sem hefur áhrif á kenningar um myndun bergreikistjarna á stærð við jörðina og bendir til að bergreikistjörnur séu ef til vill miklu algengari í alheiminum en menn áttu von á.
Talið er að bergreikistjörnur myndist við handahófskennda árekstra og samlímingu þess sem í fyrstu eru smásæjar agnir í efnisskífu umhverfis stjörnu. Þessar agnir eru kallaðar geimryk og svipa til fíns sóts eða sands. Stjörnufræðingar áttu hins vegar ekki von á að agnir í ytri hlutum rykskífa brúnna dverga — fyrirbæri sem líkjast stjörnum en eru of lítil þess að skína skært eins og venjulegar stjörnur — gætu ekki vaxið því skífan væri of dreifð og agnirnar hreyfðust of hratt til að festast saman eftir árekstra. Viðteknar kenningar segja líka að allar þær agnir sem myndast falli hratt inn að brúna dvergnum og hverfi þar með úr ytri hlutum skífunnar, þar sem hægt væri að finna þær.
„Það kom okkur mjög á óvart að finna agnir í kringum millímetra að stærð í þessari þunnu og litlu skífu,“ sagði Luca Ricci við California Institute of Technology í Bandaríkjunum sem fór fyrir hópi bandarískra, evrópskra og síleskra stjörnufræðinga. „Fastar agnir af þessari stærðargráðu ættu ekki að geta myndast í köldu, ytri svæðunum í kringum brúna dverga en þó virðist sem sú sé raunin. Við getum ekki verið viss um hvort fullmótuð bergreikistjarna gæti myndast þarna, eða hvort hún hefur myndast nú þegar, en við erum að sjá fyrstu skrefin og þurfum að breyta hugmyndum okkar um hvaða aðstæður þurfi til að föst efni vaxi,“ sagði hann.
ALMA hefur mun betri greinigæði er sambærilegir eldri sjónaukar sem gerði stjörnufræðingunum einnig kleift að greina kolmónoxíðgas í kringum brúna dverginn. Er það í fyrsta sinn sem kalt sameindagas hefur fundist í slíkri skífu. Þessi uppgötvun, sem og á ögnum í kringum millímetra að stærð, bendir til þess að skífan líkist mun fremur þeim sem við sjáum í kringum ungar stjörnur en áður var talið.
Ricci og samstarfsfólk hans gerði uppgötvunina með ALMA sjónaukanum sem er aðeins að hluta til tilbúinn hátt yfir sjávarmáli í eyðimörkinni í Chile. ALMA er sívaxandi safn næmra loftneta sem starfa saman sem einn stór sjónauki og kannar alheiminn í mun meiri smáatriðum og betur en nokkru sinni fyrr. ALMA „sér“ ljós með millímetra bylgjulengd en sú tegund geislunar er ósýnileg mannsauganu. Ráðgert er að ljúka við smíði ALMA árið 2013 en árið 2011 hófu stjörnufræðingar rannsóknir með hluta loftnetanna.
Stjörnufræðingarnir beindu ALMA að ISO-Oph 102, ungum brúnum dvergi sem kallast einnig Rho-Oph 102 í Hró Ophiuchi stjörnumyndunarsvæðinu í stjörnumerkinu Naðurvalda. Brúni dvergurinn er um 60 sinnum massameiri en Júpíter en aðeins 6% af massa sólar og því of lítill til að geta framleitt eigin orku með kjarnasamruna eins og venjulegar stjörnur gera. Hins vegar losnar frá honum varmi vegna hægfara þyngdarsamdráttar svo hann gefur frá sér rauðleitan bjarma, miklu dafuari þó en frá venjulegri stjörnu.
ALMA nam geislun með bylgjulengd í kringum einn millímetra en hún berst frá efnisskífunni sem brúni dvergurinn hefur hitað upp. Agnir í skífunni gefa ekki frá sér mikið ljós á bylgjulengdum sem eru lengri en sem nemur stærð agnanna svo einkennandi birtuminnkun mælist yfir lengri bylgjulengdir. ALMA er kjörið verkfæri til að mæla þessa birtuminnkun og nema þar af leiðandi agnirnar. Stjörnufræðingarnir báru síðan saman birtu skífunnar á 0,92 mm og 3,2 mm bylgjulengdum. Birtuminnkunin frá 0,89 mm til 3,2 mm var ekki eins mikil og búist var við sem sýndi að sumar agnirnar, í það minnsta, eru millímetri eða meiri að stærð.
„ALMA er nýtt og öflugt tæki til að leysa ráðgátur um myndun sólkerfa,“ segir Leonardo Testi frá ESO, meðlimur í rannsóknarhópnum.„Samskonar mælingar með eldri kynslóðum sjónauka hefðu tekið næstum mánuð sem er raunar ómögulega lengi. Með því að nota aðeins fjórðung af lokafjölda loftneta ALMA gátum við hins vegar gert mælingarnar á innan við klukkustun!“ sagði hann.
Í náinni framtíð verður fullbúinn ALMA sjónaukinn nógu öflugur til að ná nákvæmum myndum af skífunni í kringum Rho-Oph 102 og önnur fyrirbæri. „Innan tíðar munum við ekki aðeins geta greint litlar agnir í skífunni heldur kortlagt dreifingu þeirra um skífuna og hvernig þær verka við gasið sem við höfum einnig fundið í henni. Allt mun þetta hjálpa okkur að skilja betur hvernig reikistjörnur verða til,“ útskýrir Ricci.
Frekari upplýsingar
Sagt er frá þessari rannsókn í grein í Astrophysical Journal Letters.
Ricci og Testi unnu með Antonella Natta við INAF-Osservatorio Astrofisico e Arcetri, Aleks Scholz við Dublin Institute for Advanced Studies og Itziar de Gregorio-Monsalvo við Joint ALMA Observatory.
ALMA er alþjóðleg stjörnustöð sem byggð er í samstarfi Evrópu, Norður Ameríku og Austur Asíu í samvinnu við Chile. ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd Evrópu en National Radio Astronomy Observatory (NRAO) fyrir hönd Norður Ameríku og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) fyrir hönd austur Asíu. Samræmd stjórnun á smíði, prófun og rekstri ALMA er í umsjá Joint ALMA Observatory (JAO).
Árið 2012 fagnar European Southern Observatory (ESO), stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, fimmtíu ára afmæli sínu. ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. Með því að reisa og reka öflugustu stjörnuathugunarstöðvar heims leggur ESO grunninn að mikilvægum uppgötvunum stjörnufræðinga. Í Chile rekur ESO þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 40 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1248.
Tengdar myndir
Hér sést teikning af gas- og rykskífu í kringum brúnan dverg. Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/M. Kornmesser (ESO)
Teikning af rykögnum í skífu umhverfis brúnan dverg. Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/M. Kornmesser (ESO)
Þessi mynd sýnir brúna dverginn ISO-Oph 102 eða Rho-Oph 102 í Hró Ophiuchi stjörnumyndunarsvæðinu. Krossinn vísar til staðsetningar hans. Þessi ljósmynd var búin til úr myndum Digitized Sky Survey 2. Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Digitized Sky Survey 2. Þakkir: Davide De Martin
Þessi víðmynd sýnir stjörnumyndunarsvæðið Hró Ophiuchi í stjörnumerkinu Naðurvalda í sýnilegu ljósi. Myndin var búin til úr ljósmyndum Digitized Sky Survey 2. Mynd: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Digitized Sky Survey 2. Þakkir: Davide De Martin
Jafnvel brúnir dvergar geta haft bergreikistjörnur
ALMA rannsakar geimrykagnir í kringum misheppnaða stjörnu
Sævar Helgi Bragason 29. nóv. 2012 Fréttir
Stjörnufræðingar hafa gert óvænta uppgötvun sem sýnir að jafnvel brúnir dvergar geta haft bergreikistjörnur
Stjörnufræðingar sem notuðu Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hafa í fyrsta sinn komist að því, að í útjöðrum rykskífu umhverfis brúnan dverg eru rykagnir sem eru í kringum millímetri að stærð en slíkar agnir finnast jafnan í þéttari skífum umhverfis nýfæddar stjörnur. Þetta er óvænt uppgötvun sem hefur áhrif á kenningar um myndun bergreikistjarna á stærð við jörðina og bendir til að bergreikistjörnur séu ef til vill miklu algengari í alheiminum en menn áttu von á.
Talið er að bergreikistjörnur myndist við handahófskennda árekstra og samlímingu þess sem í fyrstu eru smásæjar agnir í efnisskífu umhverfis stjörnu. Þessar agnir eru kallaðar geimryk og svipa til fíns sóts eða sands. Stjörnufræðingar áttu hins vegar ekki von á að agnir í ytri hlutum rykskífa brúnna dverga — fyrirbæri sem líkjast stjörnum en eru of lítil þess að skína skært eins og venjulegar stjörnur — gætu ekki vaxið því skífan væri of dreifð og agnirnar hreyfðust of hratt til að festast saman eftir árekstra. Viðteknar kenningar segja líka að allar þær agnir sem myndast falli hratt inn að brúna dvergnum og hverfi þar með úr ytri hlutum skífunnar, þar sem hægt væri að finna þær.
„Það kom okkur mjög á óvart að finna agnir í kringum millímetra að stærð í þessari þunnu og litlu skífu,“ sagði Luca Ricci við California Institute of Technology í Bandaríkjunum sem fór fyrir hópi bandarískra, evrópskra og síleskra stjörnufræðinga. „Fastar agnir af þessari stærðargráðu ættu ekki að geta myndast í köldu, ytri svæðunum í kringum brúna dverga en þó virðist sem sú sé raunin. Við getum ekki verið viss um hvort fullmótuð bergreikistjarna gæti myndast þarna, eða hvort hún hefur myndast nú þegar, en við erum að sjá fyrstu skrefin og þurfum að breyta hugmyndum okkar um hvaða aðstæður þurfi til að föst efni vaxi,“ sagði hann.
ALMA hefur mun betri greinigæði er sambærilegir eldri sjónaukar sem gerði stjörnufræðingunum einnig kleift að greina kolmónoxíðgas í kringum brúna dverginn. Er það í fyrsta sinn sem kalt sameindagas hefur fundist í slíkri skífu. Þessi uppgötvun, sem og á ögnum í kringum millímetra að stærð, bendir til þess að skífan líkist mun fremur þeim sem við sjáum í kringum ungar stjörnur en áður var talið.
Ricci og samstarfsfólk hans gerði uppgötvunina með ALMA sjónaukanum sem er aðeins að hluta til tilbúinn hátt yfir sjávarmáli í eyðimörkinni í Chile. ALMA er sívaxandi safn næmra loftneta sem starfa saman sem einn stór sjónauki og kannar alheiminn í mun meiri smáatriðum og betur en nokkru sinni fyrr. ALMA „sér“ ljós með millímetra bylgjulengd en sú tegund geislunar er ósýnileg mannsauganu. Ráðgert er að ljúka við smíði ALMA árið 2013 en árið 2011 hófu stjörnufræðingar rannsóknir með hluta loftnetanna.
Stjörnufræðingarnir beindu ALMA að ISO-Oph 102, ungum brúnum dvergi sem kallast einnig Rho-Oph 102 í Hró Ophiuchi stjörnumyndunarsvæðinu í stjörnumerkinu Naðurvalda. Brúni dvergurinn er um 60 sinnum massameiri en Júpíter en aðeins 6% af massa sólar og því of lítill til að geta framleitt eigin orku með kjarnasamruna eins og venjulegar stjörnur gera. Hins vegar losnar frá honum varmi vegna hægfara þyngdarsamdráttar svo hann gefur frá sér rauðleitan bjarma, miklu dafuari þó en frá venjulegri stjörnu.
ALMA nam geislun með bylgjulengd í kringum einn millímetra en hún berst frá efnisskífunni sem brúni dvergurinn hefur hitað upp. Agnir í skífunni gefa ekki frá sér mikið ljós á bylgjulengdum sem eru lengri en sem nemur stærð agnanna svo einkennandi birtuminnkun mælist yfir lengri bylgjulengdir. ALMA er kjörið verkfæri til að mæla þessa birtuminnkun og nema þar af leiðandi agnirnar. Stjörnufræðingarnir báru síðan saman birtu skífunnar á 0,92 mm og 3,2 mm bylgjulengdum. Birtuminnkunin frá 0,89 mm til 3,2 mm var ekki eins mikil og búist var við sem sýndi að sumar agnirnar, í það minnsta, eru millímetri eða meiri að stærð.
„ALMA er nýtt og öflugt tæki til að leysa ráðgátur um myndun sólkerfa,“ segir Leonardo Testi frá ESO, meðlimur í rannsóknarhópnum.„Samskonar mælingar með eldri kynslóðum sjónauka hefðu tekið næstum mánuð sem er raunar ómögulega lengi. Með því að nota aðeins fjórðung af lokafjölda loftneta ALMA gátum við hins vegar gert mælingarnar á innan við klukkustun!“ sagði hann.
Í náinni framtíð verður fullbúinn ALMA sjónaukinn nógu öflugur til að ná nákvæmum myndum af skífunni í kringum Rho-Oph 102 og önnur fyrirbæri. „Innan tíðar munum við ekki aðeins geta greint litlar agnir í skífunni heldur kortlagt dreifingu þeirra um skífuna og hvernig þær verka við gasið sem við höfum einnig fundið í henni. Allt mun þetta hjálpa okkur að skilja betur hvernig reikistjörnur verða til,“ útskýrir Ricci.
Frekari upplýsingar
Sagt er frá þessari rannsókn í grein í Astrophysical Journal Letters.
Ricci og Testi unnu með Antonella Natta við INAF-Osservatorio Astrofisico e Arcetri, Aleks Scholz við Dublin Institute for Advanced Studies og Itziar de Gregorio-Monsalvo við Joint ALMA Observatory.
ALMA er alþjóðleg stjörnustöð sem byggð er í samstarfi Evrópu, Norður Ameríku og Austur Asíu í samvinnu við Chile. ESO sér um smíði og rekstur ALMA fyrir hönd Evrópu en National Radio Astronomy Observatory (NRAO) fyrir hönd Norður Ameríku og National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) fyrir hönd austur Asíu. Samræmd stjórnun á smíði, prófun og rekstri ALMA er í umsjá Joint ALMA Observatory (JAO).
Árið 2012 fagnar European Southern Observatory (ESO), stjörnustöð Evrópulanda á suðurhveli, fimmtíu ára afmæli sínu. ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og ein öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 15 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands. Með því að reisa og reka öflugustu stjörnuathugunarstöðvar heims leggur ESO grunninn að mikilvægum uppgötvunum stjörnufræðinga. Í Chile rekur ESO þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er þátttakandi í ALMA, byltingarkenndum útvarpssjónauka og stærsta stjarnvísindaverkefni heims. ESO hyggur einnig á smíði 40 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.
Tenglar
Tengiliðir
Sævar Helgi Bragason
Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1248.University of Iceland
Reykjavík, Iceland
Farsími: +354-896-1984
Tölvupóstur: [email protected]
Tengdar myndir