2013.01.04. - Detektálták a bolygónövelő gázáramokat egy protoplanetáris korongban

Az ALMA antennarendszerrel egy fiatal csillagot övező protoplanetáris korongban detektálták azokat a gázáramokat, amelyek a bolygókeletkezési elméletek szerint a diszk külső részéből anyagot szállítanak a formálódó planétákra.

Az ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) antennarendszerrel végzett megfigyelésekkel sikerült az óriásbolygók keletkezési folyamatának egy fontos fázisát tetten érni: ez az első megfigyelése egy fiatal csillag körüli protoplanetáris korong résén áthaladó gázáramoknak, melyeken keresztül az elméletek szerint a formálódó óriásbolygók szívják magukba a diszk külső részének anyagát.

A HD 142527 katalógusjelű, 450 fényévre található fiatal csillagot övező gáz- és porkorongot egy rés két részre osztja, melyet az elképzelések szerint formálódó bolygóóriások hoztak létre amint a keringésük során kisöprik a korong anyagát maguk körül. A belső rész mérete nagyjából a Szaturnusz pályasugarának felel meg, míg a külső rész 14-szer messzebb kezdődik. Ebben a tartományban nem egyenletes az anyageloszlás, a struktúra egy lópatkóra emlékeztet, amit valószínűleg az óriásbolygók gravitációs hatása okoz. A kialakulási elmélet szerint ezek a planéták a korong külső részből gázáramok formájában elszívott anyaggal növekednek, eddig azonban nem sikerült ilyen, elméletileg megjósolt áramlásokat detektálni.

Az ALMA felbontásának köszönhetően Simon Casassus (Universidad de Chile) és munkatársai a korong olyan finom részleteit tudták tanulmányozni, ami korábban nem volt lehetséges. A szubmilliméteres hullámhossznak köszönhetően a megfigyeléseket a HD 142527 infravörös/optikai sugárzása sem zavarta, így a korong csillaghoz egészen közeli részeit is észlelhették. A korongban lévő rés már ismert volt régebben is, az új megfigyelések azonban kimutatták a korábban azt kitöltő gáz diffúz maradványát, illetve két sűrű, a külső régióból a résen keresztül a belső területre ívelő gázáramot. Sebastián Pérez (Universidad de Chile) magyarázata szerint a résben tehát egy vagy több bolygó kering, melyek a gázáramok anyagának egy részét elnyelik, a maradékot pedig a csillag körüli belső rész felé lövik tovább. Ez utóbbi jelenség magyarázatot adhat egy másik problémára is. A még szintén formálódó központi csillag a belső korongból fog be anyagot, ennek azonban már el kellett volna fogynia, hacsak nem kap valahonnan utánpótlást. A csoport azt találta, hogy a gázáramokból a belső diszkbe jutó anyag éppen elegendő arra, hogy fedezze a csillag étvágyát.

A HD 142527 körüli protoplanetáris korongnak az ALMA-észlelések alapján készült hamisszínes képe. A diszk külső részében a vörös szín a port jelzi, a zöld a sűrű gázt, illetve a résen átívelő gázáramokat, míg a résben megmaradt diffúz gázt a kék szín kódolja. A most detektált gázáramok 3 és 10 óra körüli pozícióknál figyelhetők meg. A sűrű gáz eloszlását a HCO⁺, míg a diffúz gázét a CO rajzolja ki. A külső diszk mérete körülbelül 2 fényév: ha az egész objektumot a Naprendszer helyébe képzeljük, akkor a legmesszebbre jutott ember által készített eszköz, a Voyager 1 most járna a belső pereménél.
[ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Casassus és tsai]

A gázáramok detektálásán kívül nagyon fontos eredmény a diffúz maradványgáz kimutatása is, mivel ez újabb megerősítése annak, hogy a gázáramokat óriásbolygók, és nem egy nagyobb objektum, egy kísérőcsillag okozza, ez utóbbi ugyanis sokkal jobban kisöpörte volna a rést. Pérez szerint a maradék gáz mennyiségének meghatározásával a bolygók tömege is megbecsülhető lesz. A planétákat magukat az infravörös tartományban próbálták meg detektálni, ez azonban nem sikerült. Casassus szerint ez igazából nem meglepő, mivel a keletkező bolygók még mélyen be vannak ágyazva a gázáramokba, melyek majdnem teljesen átlátszatlanok, így valójában az lett volna a meglepetés, ha mégis sikerül a detektálás. Erre - és a bolygók paramétereinek meghatározására - sokkal jobb esély kínálkozik majd akkor, ha az ALMA rendszer teljesen kiépül.

Fantáziarajz a HD 142527 körüli protoplanetáris korongról, illetve a benne található résen átívelő gázáramokról.
[ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/M. Kornmesser (ESO)]

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2013. január 3-i számában jelent meg.

Forrás:

• eso1301 - Science Release