Kunstnerens koncept om Jupiter-lignende planet, der kredser rundt en stjerne. Billedkredit: NASA Klik for større billede
Ved hjælp af NASAs Spitzer-rumteleskop har et team af astronomer ledet af University of Rochester opdaget huller, der ringer de støvede skiver omkring to meget unge stjerner, hvilket antyder, at der er dannet gas-gigantiske planeter der. For et år siden fandt de samme forskere beviser for den første "babyplanet" omkring en ung stjerne, og udfordrede de fleste astrofysikeres modeller for dannelse af gigantisk planet.
De nye fund i 10. udgave af Astrophysical Journal Letters styrker ikke kun tanken om, at gigantiske planeter som Jupiter danner meget hurtigere end forskere traditionelt har forventet, men en af de gasindhyllede stjerner, kaldet GM Aurigae, er analog med vores egen solsystem. Med kun 1 million års alder giver stjernen et unikt vindue til, hvordan vores egen verden kan være blevet til.
"GM Aurigae er i det væsentlige en meget yngre version af vores sol, og afstanden på disken er omtrent samme størrelse som det rum, der er besat af vores egne gigantiske planeter," siger Dan Watson, professor i fysik og astronomi ved University of Rochester og leder af Spitzer IRS Disks forskerteam. ”At se på det er som at se på babybilleder af vores sol og det ydre solsystem,” siger han.
”Resultaterne udgør en udfordring for eksisterende teorier om dannelse af gigantisk planet, især dem, hvor planeter gradvist opbygges over millioner af år,” siger Nuria Calvet, professor i astronomi ved University of Michigan og hovedforfatter af papiret. ”Undersøgelser som denne vil i sidste ende hjælpe os med bedre at forstå, hvordan vores ydre planeter, såvel som andre i universet, dannes.”
De nye "babyplaneter" lever inden for lysningerne, de har skuret ud på skiverne omkring stjernene DM Tauri og GM Aurigae, 420 lysår væk i Taurus-stjernebilledet. Disse diske har i flere år mistænkt for at have centrale huller, der muligvis skyldes planetdannelse. De nye spektre efterlader imidlertid ingen tvivl: Hullerne er så tomme og skarpe kanter, at planetdannelse er langt den mest rimelige forklaring på deres udseende.
De nye planeter kan endnu ikke ses direkte, men Spitzers Infrarød Spektrograf (IRS) instrument viste tydeligt, at et område med støv omkring visse stjerner manglede, hvilket stærkt tyder på tilstedeværelsen af en planet omkring hver. Støvet i en protoplanetær disk er varmere i midten nær stjernen, og stråler således det meste af sit lys ved kortere bølgelængder end den køligere ydre rækkevidde af disken. IRS-disksholdet konstaterede, at der var et pludseligt lysunderskud på alle korte infrarøde bølgelængder, hvilket stærkt antydede, at den centrale del af disken var fraværende. Disse stjerner er meget unge efter stjernestandarder, omkring en million år gamle, stadig omgivet af deres embryonale gasskiver. Den eneste levedygtige forklaring på fraværet af gas, der kan forekomme i løbet af stjernens korte levetid, er, at en planet "sandsynligvis en gasgigant som vores Jupiter" kredser om stjernen og tyngdekraft "fejer" ud gassen inden for denne afstand fra stjerne.
Som med sidste års konklusioner om unge planeter, repræsenterer disse observationer en udfordring for alle eksisterende teorier om dannelse af gigantisk planet, især dem fra "kernekretionsmodellerne", hvor sådanne planeter er bygget op ved akkretion af mindre kroppe, som kræver meget mere tid til at opbygge en kæmpe planet end disse systemers alder.
IRS Disks-teamet opdagede noget andet nysgerrig efter GM Aurigae. I stedet for en enkel central clearing af støvskiven, som i de andre undersøgte tilfælde, har GM Aurigae et klart hul i disken, der adskiller en tæt, støvet ydre disk fra en spændende indre. Dette kan enten være et mellemstadium, da den nye planet renser støvet, der omgiver det, og fører til en fuldstændig central lysning som de andre "babyplanet" -skiver, eller det kan være resultatet af flere planeter, der dannes inden for kort tid og fejes ud støvet på en mere kompleks måde.
GM Aurigae har 1,05 gange massen af vores sol - en næsten tvilling? Så den vil udvikle sig til en stjerne meget ligner solen. Hvis det blev overlagt på vores eget solsystem, ville det opdagede hul strække sig omtrent fra Jupiters bane (460 millioner miles) til Uranus 'bane (1,7 milliarder miles). Dette er det samme interval, som gasgigantplaneterne i vores eget system vises. Små planter, som ikke er gasgas, gigantiske verdener som Jorden, ville ikke feje op så meget materiale, og de kunne derfor ikke påvises fra mangel på støv.
Spitzer-rumteleskopet blev lanceret i kredsløb den 25. august 2003. Forskningsteamet til IRS-diske ledes af medlemmer, der byggede Spitzers infrarøde spektrograf, og inkluderer astronomer ved University of Rochester, Cornell University, University of Michigan, the Autonomous National University of Mexico, University of Virginia, Ithaca College, University of Arizona og UCLA. NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, administrerer Spitzer-rumteleskopmissionen for NASAs Science Mission Directorate, i Washington. Videnskabsoperationer udføres i Spitzer Science Center på Californien Institut for Teknologi, også i Pasadena.
