Protoplanetariusk støvskive i Rho Ophiuchi

Klumperne i udkanten af den skive, hvor der dannes planeter omkring en ung stjerne er meget koldere end ventet; -266°C. Klumperne er støvkorn, og skiven har på grund af sin form fået øgenavnet Den flyvende Tallerken. Det er nye observationer med teleskoperne ALMA og IRAM, som med en ny teknik har givet astronomerne denne kolde opdagelse, som måske betyder, at teorierne for skivedannelse skal revideres.

Det internationale forskerhold, ledet af Stephane Guilloteau fra Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux i Frankrig, har målt temperaturen af store støvkorn omkring den unge stjerne med det mundrette navn 2MASS J16281370-2431391 i himmelområdet omkring Rho Ophiuchi, hvor der lige nu sker stjernedannelse omkring 400 lysår fra os på Jorden.

Stjernen er omgivet af en skive af gasarter og støv - det, som kaldes en protoplanetarisk skive, hvor selve planetdannelsen sker. Lige denne skive ser vi næsten fra kanten, og billeder af den i synligt lys har gjort, at den bliver kaldt Den flyvende Tallerken.

Teleskopanlægget ALMA blev brugt til at observere den svage glød fra kuliltemolekylerne i skiven omkring 2MASS J16281370-2431391. Astronomerne fik meget skarpe billeder ind, og der var tydeligvis noget underligt: i nogle tilfælde så man et negativt signal! Normalt vil det være fysisk umuligt, men i dette tilfælde er der en forklaring, og en overraskende konklusion.

Støvskiven set tæt på

Hovedforfatteren til artiklen Stephane Guilloteau fortæller: "Denne skive ser vi ikke imod en sort og tom nattehimmel, men som silhouet foran de lysende dele af Rho Ophiuchi-gaståen. Med ALMA ser vi ikke den diffuse glød fra tågen, men stoffet i skiven opsuger tågens lys. Det negative signal betyder så, at dele af skiven er koldere end baggrunden. Jorden befinder sig helt bogstaveligt i skyggen af Den flyvende Tallerken!"

Målingerne fra ALMA blev kombineret med observationer af baggrundsskæret fra det 30 m store IRAM-teleskop i Spanien. Ud fra dette kan man udlede en temperatur for støvkornene på kun -266°C, altså 7 grader over det absolutte nulpunkt (7° Kelvin). Det gælder for støvkorn, som er omkring 15 mia.km. fra den centrale stjerne. Det er første gang, det er lykkedes at måle temperaturen direkte for sådanne store støvkorn (ca. 1mm) i en skive.

Den målte temperatur er meget lavere end hvad de nuværende teoretiske modeller forudsiger (-258 til -253°C, eller 15-20 Kelvin). Forklaringen må være, at de store støvkorn må have andre egenskaber, end mani har regnet med indtil nu - ellers ville de ikke kunne blive så kolde.

"Vi skal have fundet ud af, hvordan denne opdagelse påvirker vores viden om protoplanetariske skiver. Hvilke typer af støv kan have disse lave temperaturer? Vi har nogle få ideer - for eksempel at temperaturen afhænger af kornstørrelsen, så de store korn altid er koldere end de små, men det er for tidligt at sige noget med sikkerhed" tilføjer medforfatter Emmanuel di Folco (Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux).

Hvis det viser sig, at så lave støvtemperaturer er det normale i protoplanetariske skiver, kan det have mange konsekvenser for vores forståelse af, hvordan skiverne dannes og udvikler sig.

Forskelle i støvpartiklernes egenskaber vil for eksempel påvirke, hvad der sker når partiklerne kolliderer, og dermed hvordan større klumper bygges op til hele planeter. Om temperaturforskellene så faktisk har nogen betydning, kan man endnu ikke afgøre.

Lave støvtemperaturer kan også have stor betydning i de mindre støvskiver, som også findes. Hvis disse små skiver viser sig hovedsagelig at bestå af større og dermed koldere korn, kan skiverne indeholde en meget større mængde stof, end vi hidtil har ment, og dermed vil der kunne dannes kæmpeplaneter relativt tættere til centralstjernen, end de nuværende teorier forudser.

Det er nødvendigt med flere observationer, men det ser ud til, at det kolde støv, som ALMA har fundet, kan have vigtige konsekvenser for vores forståelse af protoplanetariske skiver i det hele taget.


Kilde: ESO