Hubble-billede af ringen omkring Fomalhaut. Billedkredit: Hubble. Klik for at forstørre.
NASA Hubble-rumteleskopets mest detaljerede synlige lysbillede nogensinde taget af en smal, støvet ring omkring den nærliggende stjerne Fomalhaut (HD 216956), tilbyder det stærkeste bevis endnu, for at en uregelmæssig og usynet planet kan tages på tyngdekraften.
Hubble viser utvetydigt, at centrum af ringen ligger på hele 1,4 milliarder miles (15 astronomiske enheder) væk fra stjernen. Dette er en afstand lig med næsten halvvejs over vores solsystem. Den mest troværdige forklaring, sagde astronomer, er, at en usynet planet, der bevæger sig i en elliptisk bane, omformer ringen med sit tyngdekrafttræk. Den geometrisk slående ring, der vippes skråt mod Jorden, ville ikke have så stor forskydning, hvis den blot blev påvirket af Fomalhauts tyngdekraft alene.
Der er udledt en forskydning af ringcentret fra stjernen fra tidligere og længere bølgelængdsobservationer ved hjælp af submillimeter-teleskoper på Mauna Kea, Hawaii, Spitzer-rumteleskopet, Caltechs Submillimeter-observatorium og anvende teoretisk modellering og fysiske antagelser. Nu afslører Hubbles skarpe billeder direkte ringens forskydning fra Fomalhaut.
Disse nye observationer giver stærkt bevis for, at mindst et usynet planetarisk masseobjekt kredser om stjernen. Hubble ville have opdaget et objekt, der er større end en planet, såsom en brun dværg. ”Vores nye Hubble-billeder bekræfter de tidligere hypoteser, der foreslog, at en planet forstyrrede ringen,” sagde Paul Kalas fra University of California i Berkeley. Ringen ligner vores solsystemets Kuiper Belt, et stort reservoir af iskoldt materiale, der er tilbage fra dannelsen af vores solsystemplaneter.
Observationerne giver indsigt i vores solsystemets formative år, da planeterne spillede et spil af nedrivningsderby med de rester, der blev tilbage fra dannelsen af vores planeter, og tyngdekraft spredte mange genstande over rummet. Noget iskaldt materiale kan have kollideret med det indre solsystemets planeter og overrislet dem med vand dannet i det koldere ydre solsystem. Andet affald kan have rejst udad og dannet Kuiper Belt og Oort Cloud, en sfærisk sky af materiale omkring solsystemet.
Kun Hubble har den udsøgte optiske opløsning til at løse, at ringens indre kant er skarpere end dens ydre kant, et vidnesbyrdstegn på, at en genstand svækker materiale som en plov, der rydder sne. En anden klassisk signatur af en planets indflydelse er ringens relativt smalle bredde, ca. 2,3 milliarder miles (25 astronomiske enheder). Uden et objekt til tyngdepunkt at holde ringmaterialet intakt, sagde astronomer, ville partiklerne sprede sig meget bredere.
”Det, vi ser i denne ring, ligner det, der ses i Cassini-rumfartøjsbillederne af Saturns smalle ringe. På disse billeder er Saturns måner 'hyrde' ringmaterialet og holder ringen i at sprede sig, ”sagde Kalas.
Den mistænkte planet kredser muligvis langt væk fra Fomalhaut, inden i støvringens indre kant, mellem 4,7 og 6,5 milliarder miles (50 til 70 astronomiske enheder) fra stjernen. Ringen er 12 milliarder miles (133 astronomiske enheder) fra Fomalhaut, som er langt længere væk end vores yderste planet Pluto er fra solen. Disse Hubble-observationer detekterer ikke den formodede planet direkte, så astronomerne kan ikke måle dens masse. De vil i stedet gennemføre computersimuleringer af ringens dynamik for at estimere planetens masse.
Kalas og samarbejdspartnere James R. Graham fra University of California i Berkeley og Mark Clampin fra NASA Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md., Vil offentliggøre deres resultater i 23. juni 2005-udgaven af tidsskriftet Nature.
Fomalhaut, en 200 millioner år gammel stjerne, er et rent spædbarn sammenlignet med vores egen sol på 4,5 milliarder år. Den ligger 25 lysår væk fra solen. Beliggende i stjernebilledet Piscis Austrinus (den sydlige fisk) er Fomalhaut-ringen ti gange så gammel som affaldsskiver, der tidligere er set omkring stjernerne Microscopii og Beta Pictoris, hvor planeter stadig kan dannes. Hvis vores solsystem er et eksempel, burde planeter have dannet sig omkring Fomalhaut inden for titusinder af millioner år efter stjernens fødsel.
Hubble-billederne giver også et glimt af den ydre planetariske region, der omgiver en anden stjerne end vores sol. Mange af de mere end 100 planeter, der er detekteret ud over vores solsystem, kredser i nærheden af deres stjerner. De fleste af de nuværende planetdetekteringsteknikker favoriserer at finde planeter, der ligger tæt på deres stjerner.
”Størrelsen på Fomalhauts støvring antyder, at ikke alle planetariske systemer dannes og udvikler sig på samme måde? planetariske arkitekturer kan være ganske forskellige fra stjerne til stjerne, ”forklarede Kalas. "Mens Fomalhauts ring er analog med Kuiper Belt, er dens diameter fire gange større end Kuiper Belt."
Astronomerne brugte avanceret kamera til undersøgelser (ACS) -afsnit ombord på Hubble for at blokere lyset fra den lyse stjerne, så de kunne se detaljer i den svage ring.
"ACS's afsnit tilbyder høj kontrast, så vi kan se ringens struktur mod den ekstremt lyse blænding fra Fomalhaut," sagde Clampin. ”Denne observation er i øjeblikket umulig at gøre ved synlige bølgelængder uden Hubble-rumteleskopet. At vi var i stand til at opdage det med Hubble var uventet, men imponerende. ”
Kalas og hans samarbejdspartnere brugte Hubble i en periode på fem måneder i 2004? 17. maj, 2. august og 27. oktober? at kortlægge ringens struktur. Den ene side af ringen er endnu ikke afbildet, fordi den strækkede sig ud over ACS-kameraets synsfelt. Astronomerne vil bruge Hubble igen i sommer til at kortlægge hele ringen. De forventer, at de yderligere Hubble-data vil afsløre, om ringen har nogen huller, som kunne have været skåret ud af gravitationspåvirkningen fra et uset legeme. Den længere, dybere eksponering kan også vise, om ringen har en endnu større diameter end i øjeblikket set. Derudover vil astronomerne måle ringens farver for at bestemme dens fysiske egenskaber, inklusive dens sammensætning.
Tidligere kort over termiske emissioner af Fomalhaut viste, at den ene side af ringen er varmere end den anden side, hvilket antyder, at ringen er ude af centrum med cirka halvdelen af afstanden målt ved Hubble. Denne forskel kan forklares med det faktum, at Hubbles ACS-billeder af ringens struktur er 100 gange skarpere end de længere bølgelængdsobservationer, og derfor giver et meget mere nøjagtigt resultat. Eller afvigelsen kan antyde, at ringens størrelse ser anderledes ud på andre bølgelængder.
Fomalhauts støvring blev opdaget i 1983 i observationer foretaget af NASAs Infrarøde astronomiske satellit (IRAS). Systemet er et overbevisende mål for fremtidige teleskoper som James Webb-rumteleskopet og Terrestrial Planet Finder, sagde Kalas.
Originalkilde: Hubble News Release
