Teorin om hur planeter bildas har utvecklats under århundraden, från första steget, en tunn skiva, till dagens sofistikerade gas-och stoftskiva. Det var inte förrän 2014 som tekniken kom ikapp så pass att den första skivan kunde observeras. Nu har det gjorts igen, och i mitten av julstöket annonserade ALMA (Atacama Large Millimeter Array) att ytterligare 20 skivor har observerats med hög precision.
Den första observationen av en stoftskiva, den ikoniska bilden av skivan kring unga stjärnan HL Tauri, förvånade forskarna för fyra år sedan. De svarta gapen, troligen förorsakade av planeter, var mycket tydligare än någon hade kunnat föreställa sig. I de nya resultaten från ALMA (läs mer om ALMA här) och den senaste satsningen DSHARP (Disk Substructures at High Angular Resolution Project) har bilder och mätdata från 20 stoftskivor släppts och 10 forskningsartiklar har redan blivit publicerade. Bara av första anblicken har det blivit tydligt att stora gap i stoftskivor faktiskt tillhör det vanliga.
För att få djupdyka i denna julklapp till astronomer världen över tog Populär Astronomi kontakt med Anders Johansen, professor i astrofysik vid Lunds universitet, ledare av Lunds forskningsteam kring planetbildning och stoftskivor, för att höra vad han har att säga om de nya resultaten.
– Med DSHARP resultaten får vi äntligen en statistisk bild av hur 20 protoplanetära skivor kring unga stjärnor ser ut. Nu ser vi för första gång att HL Tauri inte är unik – i alla skivorna finns mörka ringar som tyder på att planeter redan har bildats och med sin gravitation puttar till gasen, vilket skapar klyftor i skivan, berättar Anders Johansen.
Men, Anders Johansen lyfter också att det kan finnas andra förklaringar på dessa mörka ringar. De kan skapas genom att dammpartikler växer sig stora vid områden i skivan när molekyler, så som vatten och kolmonoxid, kondenserar till is, så kallade is- eller snölinjer.
– Tyvärr kan man inte bevisa vilka ringar som beror på planeter och vilka som beror på andra fysikaliska processer. Men man kan som minimum säga att ringarna är konsistenta med förekomsten av planeter.
I bilderna från ALMA blir det tydligt att de flesta skivorna har en eller flera mörka ringar. Men tre av skivorna visar något helt annat – nämligen spiralstrukturer. Många känner säkert igen spiralarmar från bilder av galaxer. I galaxer bildas armarna på grund av stjärnornas ömsesidiga gravitationella inverkan på varandra. På ett liknande sätt kan stoftskivor bilda spiralarmar, om gasen i skivan har tillräckligt hög massa. Alternativt kan spiralarmar bildas av gravitationen från en annan stjärna som kretsar nära inpå.
Anders Johansen förklarar att spiralarmarna kring de unga stjärnorna IM Lup och Elias 27 (se ovan bild) liknar mest vad forskare förväntar sig då gasens gravitation skapar armarna. Dessa skivor är därav, på sätt och vis, väldigt lika galaxer, fortsätter Anders Johansen. Skivorna med spiralarmar är även bland de yngsta och tyngsta av de man har observerat (den vid IM Lup har en massa på nästan 20% av solens massa!).
I och med de nya resultaten får forskarna en bättre idé hur stoftsskivor utvecklas med tiden, Anders Johansen förklarar att man kan se att skivor kring unga stjärnor med ålder upp emot en miljon år (vilket är kort tid i dessa kretsar) har hög massa och spiralarmar. Skivor med ålder mellan en och tre miljoner år har lägre massa samt mörka ringar, troligen skapade av planeterna som har bildats inne i skivan.
Det finns alltså mycket att hämta från dessa nya mätdata, och det vi sett hittills är ett stort fortsatt steg i förståelsen för hur både vår, men även andra avlägsna världar, har fått sin början. Se pressutskicket för mer information: https://www.almaobservatory.org/en/press-release/alma-campaign-provides-unprecedented-views-of-the-birth-of-planets/
