”Vi har gjort en klar detektion av en skiva kring en planet där satelliter kan bildas” säger Myriam Benisty vid universitetet i Grenoble och vid Chiles universitet. Hon ledde den forskning som presenteras i dag i tidskriften The Astrophysical Journal Letters.
Vidvinkelvy och närbild av den månbildande skivan observerad med ALMA. Bild: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.
ALMA
”Våra ALMA-observationer har så hög upplösning att vi kan identifiera att skivan är belägen kring en planet, och vi kan även bestämma dess storlek för första gången”, tillägger hon.
Skivan som har detekterats, en så kallad cirkumplanetär skiva, omger exoplaneten PDS 70c. Det är den ena av två jupiterlika planeter som kretsar kring en stjärna på 400 ljusårs avstånd. Astronomer har funnit tecken på ”månbildande” skivor kring denna exoplanet tidigare. Då gick det dock inte separera skivan från dess omgivning och därmed inte dess existens bekräftas.
Med hjälp av ALMA har Benisty bekräftat existensen av den månbildande skivan. Det har även varit möjligt att bestämma skivans diameter till densamma som jordens avstånd till solen. Den har enligt observationerna tillräckligt stor massa för att kunna bilda tre satelliter av samma storlek som månen.
Planet- och månbildning
Men forskningsresultaten är viktiga inte bara för att förstå hur månar bildas. ”De nya observationerna är också extremt viktiga för att testa planetbildningsteorier som hittills inte har kunnat testas” menar Jaehan Bae vid Earth and Planets Laboratory of the Carnegie Institution for Science, USA. Han är en av författarna till studien.
Planeter bildas i stoftrika skivor kring unga stjärnor genom att ansamla material från den cirkumstellära skivan som omger moderstjärnan. Under denna process kan en nybildad planet bilda sin egen cirkumplanetära skiva. Denna bidrar till planetbildningen genom att reglera hur mycket material som faller ner mot planeten. Samtidigt kan gas och stoft i den cirkumplanetära skivan föras samman till allt större kroppar genom upprepade kollisioner. Något som slutligen leder till att månar bildas.
Men astronomerna förstår ännu inte helt detaljerna i denna process. ”Kort sagt är det fortfarande oklart när, var och hur planeter och månar bildas” säger ESO-forskaren Stefano Facchini. Även han deltog i forskningsarbetet.
PDS 70
”Man har funnit mer än 4000 exoplaneter, men alla har varit belägna i välutvecklade planetsystem. PDS 70b och PDC 70c, som liknar planetparet Jupiter och Saturnus i vårt solsystem, är de enda exoplaneter som har upptäckts i sitt bildningsskede” förklarar Miriam Keppler. Hon arbetar vid Max Planckinstitutet för astronomi i Tyskland och av medförfattarna till studien [1].
”Detta system ger oss därför möjlighet att observera och studera de processer som bidrar till att planeter och månar bildas” tillägger Facchini.
VLT
PDC 70b och PDC 70c upptäcktes med ESO:s Very Large Telescope (VLT) 2018 och 2019, och deras unika egenskaper har bidragit till att de har observerats med andra teleskop och instrument många gånger sedan dess [2].
De senaste högupplösta observationerna med ALMA har nu gett forskarna möjlighet att få ny kunskap om systemet. Forskarna har även funnit att PDS 70b inte visar några tydliga tecken på en liknande skiva som finns runt PDS 70c. Detta betyder att PDS 70c drog till sig så mycket material att det inte fanns tillräckligt för att ansamlas också kring PDS 70b.
ELT
Ännu djupare förståelse för detta planetsystem kommer ESO:s Extremely Large Telescope (ELT) att bidra med. ELT konstrueras för närvarande i Cerro Amazones i Chiles Atacamaöken. ”ELT kommer att vara mycket viktig i detta arbete eftersom det med sin betydligt högre upplösning kommer att kunna se fler detaljer i systemet” säger medförfattaren Richard Teague. Han arbetar vid Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA.
I synnerhet kommer instrumentet Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS) att användas för att studera gasrörelserna i området kring PDS 70c för att få en komplett 3D-vy av systemet.
Noter
[1] Även om en jämförelse görs här med Jupiter och Saturnus är skivan kring PDS 70c omkring 500 gånger större än Saturnus ringar.
[2] PDS 70b upptäcktes med SPHERE-instrumentet (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch). PDS 70c upptäcktes med MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), båda på VLT. Planeterna har även undersökts med X-shooter, även det ett instrument på VLT.
*Exoplanet är en planet i ett annat solsystem