Kaos i kosmos: Stjerner med tre planetdannende skiver af gas
En stjerne med en ring af planeter cirkulerende omkring sig – det er det billede, vi kender fra vores eget solsystem og fra mange af de tusindvis af exoplaneter, der er observeret indenfor de senere år. Men nu har forskere fra blandt andet Niels Bohr Institutet opdaget et system, som består af to stjerner med tre roterende planetdannende tilvækstskiver omkring sig. Det er en dobbeltstjerne, hvor hver stjerne har sin egen planetdannende skive, og derudover er der én stor fællesskive. Alle tre planetdannende skiver ligger skævt i forhold til hinanden. Det spektakulære resultat er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Astrophysical Journal Letters.
Observationer med ALMA-teleskoperne af gassen omkring de to stjerner kaldet IRS 43. Farverne er vist som illustration. Gassen bevæger sig i kredsløb omkring stjernerne, som er markeret med gult. Gassen, som bevæger sig væk fra os, er gengivet med rød, mens gassen, som bevæger sig imod os, er vist med blå. Skivernes placering er vist med stiplede linjer. (Credit: Christian Brinch, NBI, KU)
Et solsystem dannes af en stor sky af gas og støv. Gas- og støvskyen fortættes og til sidst bliver den så kompakt, at den i midten kollapser til en kugle af gas, hvor trykket opvarmer stoffet, så der opstår en glødende gas-kugle, en stjerne. Resterne af gas- og støvskyen roterer som en skive omkring den nydannede stjerne. I denne roterende gas- og støvskive begynder stofferne at samle sig og danne større og større klumper, som til sidst bliver til planeter.
Ofte dannes der dog ikke bare én, men to stjerner i den fortættede gas- og støvsky. De kaldes en dobbeltstjerne og på grund af deres gensidige tyngdekraft holdes de sammen og roterer i en bane omkring hinanden. Cirka halvdelen af alle stjerner er dobbeltstjerner, og de kan hver især have en roterende skive af gas og støv.
Aldrig før set
En grafisk illustration af IRS 43-systemet, der viser de planetdannende skivers indbyrdes placering. De to nydannede stjerner har hver en roterende gas- og støvskive, og derudover har de en fællesskive, som er meget større, og som ligger på tværs af de to andre skiver. Alle tre skiver er forskudt for hinanden. Den røde farve angiver de dele af skiverne, som bevæger sige væk fra os, mens blå viser det, som bevæger sig imod os. (Credit: Christian Brinch, NBI, KU)
Men nu har forskerne observeret noget helt usædvanligt, nemlig en dobbeltstjerne med ikke bare to, men hele tre roterende gasskiver.
”De to nydannede stjerner er begge på størrelse med vores Sol, og de har hver en roterende gas- og støvskive, som svarer til størrelsen af vores solsystem. Derudover har de en fællesskive, som er meget større, og som ligger på tværs af de to andre skiver. Alle tre skiver er forskudt for hinanden, og det bryder med alt, hvad vi hidtil har set”, fortæller Christian Brinch, adjunkt i forskningsgruppen Astrofysik og Planetforskning og Niels Bohr International Academy på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.
Stjernerne blev observeret med det store internationale teleskop, Atacama Large Millimeter Array (ALMA) i det nordlige Chile af et internationalt team af forskere fra Danmark, England og Holland. Stjernerne befinder sig 400 lysår væk fra Jorden. Selve stjernerne er cirka 100.-200.000 år gamle, og der kan godt allerede være planetdannelse i gang. Det kan de ikke se. Men når de kan se tilvækstskiverne er det netop, fordi de stadig mest består af gasser.
Tumler rundt
”Det, vi kan observere, er selve gassen, fordi molekylerne bliver anslået af varmen fra stjernerne og derfor udsender lys i det infrarøde- og mikrobølgeområdet. Ved at studere bølgelængden af lyset kan man se, om lyskilden bevæger sig længere væk eller nærmer sig. Bliver lyset forskudt mod røde bølgelængder, bevæger det sig længere væk, mens blå-forskudt lys kommer tættere på, og derved kan vi se, at de tre planetdannende skiver nærmest ’tumler rundt’ og ligger skævt i forhold til hinanden”, forklarer Christian Brinch.
ALMA teleskopet er et radioteleskop, som observerer lys i mikrobølgeområdet. ALMA-teleskopet består af 66 radioantenner, som er placeret i det nordlige Chile i over 5000 meters højde over havet. ALMA drives som et globalt videnskabeligt samarbejde, som Danmark deltager i gennem sit medlemskab af European Southern Observatory (ESO).(ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), C.González)
Forskerne ved ikke, hvorfor det ikke er et ’pænt’ system, hvor de roterende skiver af gas ligger plant i forhold til hinanden. Måske er dannelsen foregået på en særlig turbulent måde.
”Vi vil med computersimuleringer prøve at forstå fysikken i dannelsesprocessen. Måske er det en dynamisk dannelsesproces, som sker ofte, og så retter det sig ind senere. Det vil vi prøve at opklare. Desuden vil vi søge om mere observationstid på ALMA-teleskopet for at studere de planetdannende skiver i endnu højere opløsning for at få flere detaljeoplysninger om deres kemiske sammensætning”, siger Jes Jørgensen, lektor i forskningsgruppen Astrofysik og Planetforskning på Niels Bohr Institutet samt Center for Stjerne- og Planet-dannelse, Københavns Universitet.
Christian Brinch, adjunkt i forskningsgruppen Astrofysik og Planetforskning og Niels Bohr International Academy ved Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet. +45 5366-6442, brinch@nbi.ku.dk
Jes Jørgensen, lektor i forskningsgruppen Astrofysik og Planetforskning på Niels Bohr Institutet og Center for Stjerne- og Planet-dannelse, Københavns Universitet. +45 4250-9970, jeskj@nbi.ku.dk