Úvodní strana  >  Články  >  Exoplanety  >  ALMA zkoumá oblasti vzniku planet
Jiří Srba Vytisknout článek

ALMA zkoumá oblasti vzniku planet

Představa přechodového disku kolem mladé hvězdy
Autor: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/M. Kornmesser (ESO)

Astronomové využívající radioteleskop ALMA našli dosud nejpřesvědčivější důkazy existence planet několikrát hmotnějších než Jupiter v discích plynu a prachu kolem čtveřice mladých hvězd. Měření vlastností plynu v okolí těchto hvězd rovněž poskytla dodatečné informace o vlastnostech těchto planet.

Tisková zpráva Evropské jižní observatoře 49/2015

Nové důkazy existence planet v discích kolem mladých hvězd

Planety obíhají kolem téměř každé hvězdy, astronomové ale stále přesně nerozumí tomu, jakým způsobem a za jakých podmínek planety vznikají. Aby mohli tyto otázky zodpovědět, zkoumají rotující disky plynu a prachu kolem mladých hvězd, ze kterých se planety formují. Tyto disky jsou ale malé a nacházejí se daleko od nás. Aby bylo možné odhalit jejich tajemství, museli astronomové použít unikátní schopnosti radioteleskopu ALMA.  

Vnitřní části jedné samostatné třídy těchto disků – označujeme je jako přechodové (transitional discs) – jsou v nejbližším okolí hvězdy nečekaně chudé na prachové částice. Jako vysvětlení tohoto záhadného faktu byly přijímány dvě teorie. Podle první mohly být částice původně obíhající v tomto místě zničeny intenzivním vyzařováním hvězdy nebo odfouknuty prostřednictvím hvězdného větru [1]. Druhou možností je, že vznikající mladé hmotné planety tuto část disku vyčistily při svém oběhu kolem mateřské hvězdy [2].      

Mimořádná citlivost a rozlišovací schopnost radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) nyní umožnila mezinárodnímu týmu astronomů pod vedením Nienke van der Marel (Leiden Observatory, Nizozemí) dosud nejpodrobněji zmapovat rozložení plynu a prachu ve čtveřici těchto přechodových disků [3]. A to jim umožnilo poprvé rozhodnout mezi uvedenými dvěma alternativními variantami vzniku mezer v těchto discích.  

Přechodový disk kolem hvězdy DoAr 44: tento záběr vzniklý rekonstrukcí dat získaných pomocí radioteleskopu ALMA přináší pohled na prachovou (oranžová) a plynnou (modrá) složku v disku kolem hvězdy DoAr 44. Proluka ve vnitřní části disku je interpretována jako známka přítomnosti hmotné planety obíhající kolem hvězdy. Měřítko ve spodní části snímku odpovídá průměru oběžné dráhy Neptunu ve Sluneční soustavě, tedy asi 60 AU. Autor: ALMA (ESO/NOAJ/NRAO)
Přechodový disk kolem hvězdy DoAr 44: tento záběr vzniklý rekonstrukcí dat získaných pomocí radioteleskopu ALMA přináší pohled na prachovou (oranžová) a plynnou (modrá) složku v disku kolem hvězdy DoAr 44. Proluka ve vnitřní části disku je interpretována jako známka přítomnosti hmotné planety obíhající kolem hvězdy. Měřítko ve spodní části snímku odpovídá průměru oběžné dráhy Neptunu ve Sluneční soustavě, tedy asi 60 AU.
Autor: ALMA (ESO/NOAJ/NRAO)
Nové snímky ukazují, že prachových mezerách se stále vyskytuje značné množství plynu [4]. Překvapivé ale je, že i plynová složka vykazuje mezeru, která je asi třikrát menší než v případě prachu. 

A to je možné vysvětlit pouze scénářem, ve kterém nově vzniklé hmotné planety vyčistily oblast od plynu při svém oběhu kolem hvězdy, přičemž na sebe nabalují prach z rozsáhlejší oblasti [5].

Starší pozorování již naznačila, že se v prachových mezerách stále vyskytuje nějaký plyn,“ vysvětluje Nienke van der Marel. „Ale jelikož ALMA dokáže zobrazit hmotu v celém disku s mnohem lepším rozlišením, mohli jsme alternativní scénář zcela vyloučit. Existence těchto rozsáhlých mezer jasně ukazuje na přítomnost planet s hmotností několikrát převyšující Jupiter, které je vytvořily při svém pohybu diskem.“   

Je pozoruhodné, že tato významná pozorování byla získána v době, kdy polovina zařízení ALMA pracujícího na planině Chajnantor v severním Chile byla stále ve fázi konstrukce, a tedy s desetkrát horším rozlišením, než jakého je radioteleskop schopen dosáhnout dnes.

Nyní je potřeba zjistit, zda i další přechodové disky potvrzují tento planetární scénář, pozorování provedená pomocí ALMA ale každopádně poskytla astronomům další důležité informace týkající se komplexních procesů probíhajících při formování planet. 

Všechny přechodové disky s prachovou mezerou, které jsme dosud zkoumali, mají zároveň mezeru v plynné složce. S pomocí ALMA jsme nyní schopni zjistit, kde a kdy v těchto discích obří planety vznikají, a porovnat tyto výsledky s modely vzniku planet,“ říká spoluautor práce Ewine van Dishoeck (Leiden University a Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Německo) [6]. „Přímé zobrazení planet je na hranici možností našich současných přístrojů. Ale příští generace dalekohledů, na které se dnes pracuje, jako je například E-ELT, bude schopná pokročit mnohem dále. A radioteleskop ALMA nám ukáže, kam je potřeba se podívat.“

Poznámky

[1] Tento proces, který vytváří proluku disku zevnitř je označován jako fotoevaporace (photoevaporation).

[2] Je obtížné takové planety pozorovat přímo (eso1310) a předchozí výzkumy provedené na milimetrových vlnových délkách (eso1325) nedosahovaly takového rozlišení ve vnitřních částech disku, kde se planety tvoří, a kde by bylo možné mezi uvedenými variantami jednoznačně rozhodnout. V dalších studiích (eso0827) nebylo možné změřit obsah plynu v těchto discích.  

[3] Čtveřice hvězd, na které se vědci zaměřili: SR 21, HD 135344B (= SAO 206462), DoAr 44 a Oph IRS 48.

[4] Plynná složka přítomná v přechodových discích obsahuje především vodík, a její rozložení je sledováno především pomocí molekul oxidu uhelnatého (CO). 

[5] Proces zachycování prachu je vysvětlen ve zprávě eso1325.

[6] Dalšími podobnými případy jsou přechodové disky HD 142527 (eso1301 a na stránkách www.almaobservatory.org) a J1604-2130.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “Resolved gas cavities in transitional disks inferred from CO isotopologs with ALMA” autorů N. van der Marel a kol., který byl publikován 15. prosince ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.

Složení týmu: N. van der Marel (Leiden University, Leiden, Nizozemí; Institute for Astronomy, University of Hawaii, Honolulu, USA), E. F. van Dishoeck (Leiden University, Leiden, Nizozemí; Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Německo), S. Bruderer (Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Německo), S. M. Andrews (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Massachusetts, USA), K. M. Pontoppidan (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland, USA), G. J. Herczeg (Peking University, Beijing, Čína), T. van Kempen (Leiden University, Leiden, Nizozemí) a A. Miotello (Leiden University, Leiden, Nizozemí).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

Odkazy

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Nienke van der Marel; Institute for Astronomy, University of Hawaii; Honolulu, USA; Email: nmarel@ifa.hawaii.edu

Ewine van Dishoeck; Leiden Observatory; Leiden, The Netherlands; Tel.: +31 71 527 5814; Email: ewine@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tiskový zpráva ESO1549



O autorovi

Jiří Srba

Jiří Srba

Narodil se v roce 1980 ve Vsetíně. Na střední škole začal navštěvovat astronomický kroužek při Hvězdárně Vsetín, kde se stal aktivním pozorovatelem meteorů a komet. Zde také publikoval své první populárně astronomické články. Je členem Společnosti pro meziplanetární hmotu (SMPH). V současné době pracuje jako odborný pracovník Hvězdárny Valašské Meziříčí. Připravuje české překlady tiskových zpráv Evropské jižní observatoře.

Štítky: Přechodový disk, Exoplaneta, Alma


49. vesmírný týden 2016

49. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 5. 12. do 11. 12. 2016. Měsíc bude v první čvrti, uvidíme Lunar X? Večer je krásně vidět Venuše na jihozápadě. Mars je výše a skoro nad jihem. Ráno je pěkně viditelný Jupiter. Slunce se po krátkém zvýšení aktivity opět uklidnilo. Poté, co došlo k selhání horního stupně rakety Sojuz, zřítila se nad Ruskem nákladní loď Progress, původně určená k zásobování ISS. Pokud se v tomto týdnu povede start japonské zásobovací lodi HTV, bude to pro osazenstvo stanice úplně v pohodě. Kromě tohoto startu se očekávají ještě další čtyři.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Planety

Hvězdy bloudivé, oběžnice, planety. Několik pojmenování téhož. Ostatně i řecké πλανήτης, neboli planétés, znamená vlastně „tulák“. Pro mnoho z nás obíhá kolem Slunce planet devět. Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun a Pluto. Ovšem od roku 2006, od valného shromáždění

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Za súmraku

Vrch Ostrá 1247mnm. Počas astronomického súmraku ešte posledné slnečné svetlo osvetľovalo horizont. Na fotke je vidieť Mesiac, Mars, Venušu a Mliečnu cestu.

Další informace »