Astronomer har opdaget et solsystem med en usædvanlig høj mængde kulstof; det kan være på det stadie, hvor de stenede planeter dannes. NASAs FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer) og Hubble observerede, at gas omkring stjernen matcher sammensætningen af vores eget solsystem. Stjernens intense stråling skulle køre denne gas væk, men ioniserede carbonatomer fungerer som en bremse for at holde den indeholdt.
Astronomer opdagede usædvanligt høje mængder kulstof, grundlaget for al jordbunden liv, i et spædbarns solsystem omkring den nærliggende stjerne Beta Pictoris, 63 lysår væk. ”I årevis har vi set på dette tidligt dannende solsystem som et, der muligvis skulle gennemgå de samme processer, som vores eget solsystem gjorde, da de stenede planeter, inklusive Jorden, dannede sig,” kommenterede hovedforfatter Aki Roberge, * der begyndte forskning i Carnegies afdeling for terrestrisk magnetisme. ”Men vi fik en stor overraskelse - der er meget mere kulstof end vi forventede. Der sker noget meget andet. ” Forskningen, der blev offentliggjort i 8. juni 2006, Nature, antyder, at enten kulstofrige asteroider eller kometer, i modsætning til hvad der findes i vores eget solsystem, har fordampet, eller at organer, der udgasser kulstofholdige arter som metan, bidrager med det underlige kulstofoverskud .
Støvede, gasformige diske omkring stjerner er planetariske systems fødselssteder. Carnegie-forsker Alycia Weinberger, medforfatter til undersøgelsen, forklarer: ”Da vi ikke kan observere vores eget solsystem, som det var for 4,5 milliarder år siden, ser vi på unge stjerner for at lære om udviklingen af planetdannende diske. I sidste ende ønsker vi at forstå miljøer og processer omkring andre stjerner, der fører til livets stigning. ”
Den nye forskning blev muliggjort af FUSE - NASAs Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer - og data fra Hubble Space Telescope's billeddannelsespektrograf. Beta Pictoris er næsten dobbelt så stor som vores sol og mellem 8 og 20 millioner år gammel. Tidligere undersøgelser viste, at gassen omkring stjernen havde en sammensætning af elementer, der meget ligner den i vores eget solsystem. De nye målinger markerer den "mest komplette opgørelse af gas i enhver affaldsskive" og kan ændre billedet radikalt.
”Astronomer har været forundret over selve eksistensen af den gasformige disk i nogen tid,” kommenterede Roberge. ”Stjernens stråling skal sprænge gassen væk, så vi skulle slet ikke være i stand til at se gas, der kredser om stjernen.” I lang tid troede man, at der måske var en skjult gasmasse, måske brint, som bremsede udstrømningen, ligesom vand bremser en svømmer. Nu mener forfatterne, at mysteriumbremsematerialet er det ioniserede kulstof (atomer, der har mistet et elektron, hvilket giver dem en positiv nettoladning). Ioner tiltrækker og frastøder hinanden på grund af elektrostatisk kraft. Kulstof sprænges ikke væk fra stjernen, så det ioniserede kulstof, der ses, er meget godt til at bremse de andre gasformige ioner.
Hvad dataene dog ikke svarer, er, hvad der sætter kulstoffet der i første omgang. Astronomerne sammenlignede den grundlæggende sammensætning af gassen med den af støv fra Halley's Comet, en meget gammel type meteorit og de elementære overflod af vores sol. "Det stemte ikke overhovedet," bemærkede Roberge.
Den overraskende kulstofrige gas peger i to mulige retninger. Asteroiderne og kometerne, der kredser rundt Beta Pictoris, kan indeholde store mængder kulstofrig materiale som grafit og metan. Planeter, der dannede sig fra sådanne legemer, ville være meget forskellige fra dem i solsystemet og kunne have metanrige atmosfærer, ligesom Titan, en Saturn-måne. Eller Beta Pictoris-asteroider og kometer er måske ligesom dem i vores solsystem, da de var små. På det tidspunkt kunne de muligvis indeholde meget mere organisk materiale, end asteroider og kometer ser ud til i dag. I så fald blev flere af livets byggesten leveret til den tidlige jord end tidligere antaget.
I kommentarer til, hvordan man bestemmer, hvor kulstoffet stammer fra, bemærkede Weinberger: ”Hvis vi kunne finde ud af, hvor kulstofrige støvet nær stjernen er, hvilket muligvis er muligt med fremtidige store infrarøde teleskoper, kunne vi finde ud af, om støvet er en plausibel kilde til kulstof. ” I en opdeling af en planetesimal ville alle de elementer, der findes i meteoritter, blive produceret, så støvet ville matche det fra en meteorit. Disse kollisioner sker næsten helt sikkert i den del af Beta Pictoris-disken nær stjernen. Iskolde kroppe, temmelig langt fra stjernen, kunne miste flygtig metan, men ikke vand. Og dette ville berige disken i kulstof og brint.
Er systemer som Beta Pictoris almindelige eller sjældne? Denne information vil hjælpe videnskabsmænd med bedre at forstå konsekvenserne af det aktuelle arbejde. Beta Pictoris er langt den bedst studerede disk i sin art og den eneste, hvor gassen er blevet observeret i så meget detalje. Denne situation vil sandsynligvis forblive tilfældet indtil fremtiden for et fremtidig ultraviolet rumteleskop eller store jordbaserede teleskopfaciliteter, der opererer med radiobølgelængder, såsom Atacama Large Millimeter Array, der er planlagt til færdiggørelse i 2012.
Original kilde: Carnegie News Release
