2012.04.27. - Két bolygó uralja a porkorongot a Fomalhaut körül

A még építés alatt álló ALMA antennarendszerrel a Fomalhaut körüli porkorongról rögzített képek új megvilágításba helyezhetik a bolygórendszerek kialakulásának és fejlődésének folyamatát.

Az ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) antennáival egy amerikai kutatócsoport a 25 fényév távolságban található Fomalhaut csillagot és annak bolygórendszerét vizsgálta. A felvételek tanúsága szerint a csillag ismert planétája sokkal kisebb, mint azt eddig gondolták, valamint valószínűsíthető egy második bolygó jelenléte is, ugyanis az ALMA képein a Fomalhaut körüli porkorong belső és külső széle is nagyon éles, ez az eredmény pedig a szimulációkkal együtt azt jelzi, hogy a porrészecskéket egy korongon belüli és egy azon kívüli bolygó gravitációs hatása tartja a diszkben.

A Fomalhaut és a körülötte lévő porkorong. A kép kékes része a Hubble, míg sárgás része az ALMA felvétele.
[ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope]

A számítások során meghatározták a bolygók legvalószínűbb méretét is: nagyobbak, mint a Mars, de nem nagyobbak a Föld átmérőjének néhányszorosánál. Ez sokkal kisebb, mint ahogyan eddig gondolták. 2008-ban, amikor a Hubble észlelései alapján detektálták a belső bolygót, a becslések nagyobbnak mutatták, mint a Szaturnuszt. A későbbi infravörös észlelések azonban nem voltak képesek kimutatni a bolygót, ami kételyeket vetett fel a létezésével kapcsolatban.

A Hubble által a látható fény tartományában készített képek kimutattak porszemeket is, melyeket a bolygó sugárzása kifelé taszít, elmosva ezzel a korong szerkezetét. Az ALMA felvételei, melyek a látható fényénél sokkal nagyobb hullámhossztartományban készültek, ennél nagyobb, körülbelül 1 mm átmérőjű porszemeket is kimutattak, amiket nem sodor kifelé a Fomalhauttól származó sugárzás. Ezek világosan kirajzolják a korong éles peremeit és gyűrű alakú szerkezetét, ami szintén két bolygó jelenlétére utal. Aaron Boley (University of Florida), a kutatás vezetője szerint az ALMA-észlelések és a számítógépes szimulációk alapján nagyon szűk határok adhatók meg a gyűrűhöz közel keringő bármely bolygó tömegére és pályaparamétereire. A tömegeknek mindenképpen kicsiknek kell lenniük, mivel nagy bolygók megsemmisítenék a porkorongot. A kis méret azt is megmagyarázza, hogy miért nem sikerült kimutatni a bolygó(ka)t az infravörös felvételeken.

A belső, a gyűrű részecskéinél gyorsabban keringő bolygó energiát ad a porrészecskéknek, ezáltal kifelé taszítva azokat, míg a külső, lassabban keringő bolygó elszívja azt, így befelé mozgatja a részecskéket. A hatások eredőjeként a gyűrű szélei élesek lesznek. Ilyen effektusra a Naprendszerben is van példa, gondoljunk a Szaturnusz gyűrű- és holdrendszerének kölcsönhatására, de így "terelgetik" az Uránusz egyik gyűrűjét a Cordelia és Ophelia holdak is.
[ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/B. Saxton]

A porgyűrű szélesség megközelítőleg 16 csillagászati egység, vastagsága pedig csak alig valamivel nagyobb, mint 2 csillagászati egység. Matthew Payne (University of Florida) szerint sokkal keskenyebb és vékonyabb a korábban gondoltnál. Távolsága a Fomalhauttól 140 cs.e., ami a Plútó "mindössze" 40 csillagászati egységnyi naptávolságával összehasonlítva azt jelenti, hogy ezek a bolygók a leghidegebbek között vannak, melyeket eddig fősorozati csillag körül találtak. Bár az észlelés ideje alatt (2011 szeptember-október) a tervezett 66 antennának még csak a harmada állt szolgálatban, már így is elég volt az ALMA teljesítménye ahhoz, hogy kimutassák a két bolygó jelenlétét.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• eso1216 - Science Release