ALMA odhaluje proudy plynu formující planety

ESO 001/13 tisková zpráva

Nadějné známky proudů plynu nasávaných obřími planetami

Astronomové využívající dalekohled ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) mohli poprvé spatřit jedno z významných stadií zrodu obřích planet. Skrze mezeru v disku hmoty kolem mladé hvězdy protékají mohutné proudy plynu. Jedná se o první přímé pozorování tohoto procesu. Jeho příčinou jsou pravděpodobně obří planety, které plyn nasávají během svého růstu. Výsledky byly zveřejněny 2. ledna 2013 v časopise Nature.

Mezinárodní tým zkoumal mladou hvězdu HD142527, která se nachází asi 450 světelných let od Země. Je obklopena prachoplynným diskem, jež představuje zbytky oblaku, ze kterého se stálice formovala. Prachový disk je rozdělen mezerou na vnitřní a vnější část. Předpokládá se, že za vznikem tohoto dělení stojí nově vzniklé obří plynné planety, které při pohybu kolem hvězdy gravitačně čistí své oběžné dráhy. Vnitřní disk se rozprostírá v oblasti od samotné hvězdy až do vzdálenosti srovnatelné s oběžnou drahou Saturnu ve Sluneční soustavě (asi 10 AU). Vnější disk však začíná asi 14krát dále, tady asi 140 AU od hvězdy, a navíc neobepíná hvězdu dokola, ale má tvar podkovy. To by rovněž mohlo být důsledkem gravitačního působení obřích planet.   

Podle teorie rostou obří planety tak, že nasávají plyn z vnějšího disku. Svým působením vytvářejí proudy plynu, které v podobě mostu překonávají rozsáhlou mezeru v disku.
  
„Astronomové předpověděli, že tyto proudy musí existovat, ale nyní poprvé jsme je mohli přímo pozorovat,“ říká vedoucí této studie Simon Casassus (Universidad de Chile, Chile). „Jedině díky dalekohledu ALMA bylo možné získat přímá pozorovaní osvětlující současné teorie vzniku planet!“

Simon Casassus a jeho tým využili dalekohled ALMA ke zkoumání plynu a prachu v okolí hvězdy. Díky tomuto přístroji však mohli spatřit jemnější detaily a zároveň nahlédnout blíže k samotné hvězdě, než bylo dosud možné. Pozorování pomocí ALMA prováděná na submilimetrových vlnových délkách navíc nejsou tolik ovlivněna světlem samotné hvězdy (která stěžuje pozorování v infračerveném nebo viditelném oboru). Mezera v tomto disku byla již známa dříve, ale v rámci této studie byly objeveny zbytky rozptýleného plynu uvnitř mezery a dva hustější proudy přitékající z vnější části disku přes mezeru do jeho vnitřní části. 

„Myslíme si, že uvnitř mezery se skrývá obří planeta, která způsobuje vznik obou proudů. Planety přibývají na hmotnosti díky zachycování plynu z vnějšího disku. Zdaleka však nepohltí vše. Zbytky pak proudí směrem do vnitřního disku kolem hvězdy,“ říká člen týmu Sebastián Pérez (Universidad de Chile).
      
Tato pozorování rovněž zodpověděla další otázku týkající se disku kolem hvězdy HD 142527. Jelikož centrální hvězda je stéle ve stádiu vzniku, pohlcuje hmotu z vnitřního disku. Takže pokud by nebyl materiál vnitřního disku nějakým způsobem doplňován, jeho hmotu by hvězda již dávno pozřela. Členové tohoto týmu však odhalili, že množství hmoty, které přichází z vnějšího disku, právě stačí k obnově jeho vnitřní části a dalšímu „krmení“ hvězdy.  

Objev rozptýleného plynu uvnitř mezery disku představuje další prvenství. „Astronomové tento plyn hledali dlouho, ale dosud jsme měli pouze nepřímé důkazy. Nyní jej díky ALMA můžeme pozorovat přímo,“ vysvětluje další člen týmu Gerrit van der Plas (Universidad de Chile).
 
Tento zbytkový plyn představuje další důkaz, že proudy jsou způsobovány obřími planetami, spíše než ještě většími objekty, například hvězdným souputníkem. „Druhá složka dvojhvězdy by mezeru v disku vyčistila mnohem důkladněji a žádný zbytkový plyn by zde nezůstal. Zkoumáním zbylého množství plynu budeme schopni upřesnit odhad hmotnosti objektů, které způsobily vznik mezery, “ dodává Pérez.

A co planety samotné? Cassassus vysvětluje, že ačkoliv se je nepodařilo přímo detekovat, není to překvapující. „Hledali jsme samotné planety pomocí unikátních přístrojů pro infračervenou oblast na jiných dalekohledech. Ale předpokládáme, že tyto rodící se planety jsou stále zanořeny hluboko v proudech plynu, které jsou téměř neprůhledné. Proto je velmi malá šance, že je spatříme přímo.“  

Astronomové by nicméně rádi zjistili více o předpokládaných planetách výzkumem proudů plynu i rozptýleného plynu. Dalekohled ALMA je stále ve fázi výstavby a ještě nedosáhl očekávaných možností. Po dokončení bude jeho zrak ještě ostřejší a nová pozorování proudů plynu by mohla pomoci stanovit vlastnosti planet včetně jejich hmotnosti.

Zdroj

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “Flows of gas through a protoplanetary gap”, který vyšel 2. ledna 2013 v časopise Nature.

Složení týmu: S. Casassus (Universidad de Chile, Chile; Millennium Nucleus for Protoplanetary Disks — Ministerstvo pro ekonomiku, chilská vláda), G. van der Plas (Universidad de Chile, Chile), S. Pérez M. (Universidad de Chile, Chile), W. R. F. Dent (Joint ALMA Observatory, Chile; ESO, Chile), E. Fomalont (NRAO, USA), J. Hagelberg (Observatoire de Genève, Švýcarsko), A. Hales (Joint ALMA Observatory, Chile; NRAO, USA), A. Jordán (Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile), D. Mawet (ESO, Chile), F. Ménard (CNRS / INSU, Francie; Universidad de Chile, Chile; CNRS / UJF Grenoble, Francie), A. Wootten (NRAO, USA), D. Wilner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA), A. M. Hughes (U. C. Berkeley, USA), M. R. Schreiber (Universidad Valparaiso, Chile), J. H. Girard (ESO, Chile), B. Ercolano (Ludwig-Maximillians-Universität, Německo), H. Canovas (Universidad Valparaiso, Chile), P. E. Román (University of Chile, Chile), V. Salinas (Universidad de Chile, Chile).

Mezinárodní astronomická observatoř ALMA je společným projektem Evropy, severní Ameriky a východní Asie ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je za Evropu financována ESO, za severní Ameriku NSF (National Science Foundation) ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a s NSC (National Science Council of Taiwan) a za východní Asii NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu. Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, plánování a provoz teleskopu ALMA.

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy a v současnosti nejproduktivnější pozemní astronomická observatoř. ESO podporuje celkem 15 členských zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a úspěšný chod výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také vedoucí úlohu při podpoře a organizaci spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal provozuje Velmi velký teleskop (VLT), což je nejvyspělejší astronomická observatoř pro viditelnou oblast světla, a také dva další přehlídkové teleskopy. VISTA pracuje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým dalekohledem na světě, dalekohled VST (VLT Survey Telescope) je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy výhradně ve viditelné části spektra. ESO je evropským partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Pro viditelnou a blízkou infračervenou oblast ESO rovněž plánuje nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 metrů, který se stane „největším okem do vesmíru“.

Odkazy

• odborný článek
• Simulace proudů a mezery v protoplanetárním disku - dvojice planet: Pohled rotuje aby poloha jedné z planet zůstávala zdánlivě stále stejná. Credit: S. Casassus et al.
• Simulace proudů a mezery v protoplanetárním disku - jedna planeta: Pohled rotuje aby poloha jedné z planet zůstávala zdánlivě stále stejná. Credit: S. Casassus et
• Více o observatoři ALMA a ESO
• Mezinárodní observatoř ALMA

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Simon Casassus; Universidad de Chile; Santiago, Chile; Tel.: +56 2 9771137; Email: scasassus@u.uchile.cl

Douglas Pierce-Price; ESO Public Information Officer; Garching, Germany; Tel.: +49 89 3200 6759; Email: dpiercep@eso.org

John Stoke; National Radio Astronomy Observatory (NRAO); Charlottesville, USA; Tel.: +1 434 244 6816; Email: jstoke@nrao.edu

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1301. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.