Ved å bruke NASAs Hubble-romteleskop har astronomer gjennomført den største og mest følsomme avbildningsundersøkelsen av synlig lys av søppelskivene rundt stjernene i nærheten. Disse støvete skivene, sannsynligvis skapt av kollisjoner mellom gjenværende gjenstander fra planetdannelse, ble avbildet rundt stjerner så små som 10 millioner år gamle og så modne som mer enn 1 milliard år gamle.
Forskningen ble utført av astronomer fra NASAs Goddard Space Center ved hjelp av University of Arizona Steward Observatory. Undersøkelsen ble ledet av Glenn Schneider, hvis resultater ble vist i 1. oktober 2014, utgaven av The Astronomical Journal.
"Vi finner ut at systemene ikke bare er flate med ensartede overflater," sa Schneider. “Dette er faktisk ganske kompliserte tredimensjonale ruskesystemer, ofte med innebygde mindre strukturer. Noen av underkonstruksjonene kan være skilting av usettede planeter. ”
I tillegg til å lære mye om ruskfeltene som omgir stjerner i nærheten, presenterte studien en mulighet til å lære mer om dannelsen av vårt eget solsystem.
"Det er som å se tilbake i tid for å se hva slags ødeleggende hendelser som en gang rutinemessig skjedde i solsystemet vårt etter at planetene ble dannet," sa Schneider.
Studien en gang var antatt å være flate disker, avslørte et uventet mangfold og kompleksitet av støvete ruskonstruksjoner som omgir de observerte stjernene. Dette antyder sterkt at de blir gravitasjonspåvirket av usettede planeter som kretser rundt stjernen.
Alternativt kan disse effektene være et resultat av stjernenes passering gjennom det interstellare rommet. I tillegg oppdaget forskerne at ingen to "disker" av materiale rundt stjernene var like.
Astronomene brukte Hubbles romteleskopbilde-spektrograf for å studere 10 tidligere oppdagede sirkumsstellarvfallssystemer, pluss MP Mus, en moden protoplanetær disk som er sammenlignbar i alder med den yngste av søppelskivene.
Uregelmessigheter som er observert spesielt i et ringlignende system (rundt HD 181327) ligner utkastet av en enorm spray av søppel i den ytre delen av systemet fra den nylige kollisjonen av to legemer.
"Denne sprayen av materiale er ganske fjernt fra vertsstjernen - omtrent det dobbelte avstanden som Pluto er fra solen," sa medetterforsker Christopher Stark ved NASAs Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland. "Katastrofalt å ødelegge et objekt som er massivt på så stor avstand, er vanskelig å forklare, og det bør være veldig sjelden. Hvis vi faktisk ser den siste tiden etter en massiv kollisjon, kan det usete planetariske systemet være ganske kaotisk. ”
En annen tolkning for uregelmessighetene er at disken er mystisk forvrengt av stjernens passasje gjennom det interstellare rommet, direkte i samspill med usett interstellar materiale. "Uansett er svaret spennende," sa Schneider. "Teamet vårt analyserer for tiden observasjonsoppfølgninger som vil bidra til å avsløre den sanne årsaken til uregelmessigheten."
I løpet av de siste årene har astronomer funnet et utrolig mangfold i arkitekturen til eksoplanetære systemer. For eksempel har de funnet at planeter er ordnet i baner som er markant annerledes enn det som finnes i solsystemet vårt.
"Vi ser nå et lignende mangfold i arkitekturen til tilhørende ruskesystemer," sa Schneider. “Hvordan påvirker planetene diskene, og hvordan påvirker platene planetene? Det er en slags gjensidig avhengighet mellom en planet og det tilhørende rusk som kan påvirke utviklingen av disse eksoplanetære ruskesystemene. ”
Fra denne lille prøven er den viktigste meldingen å ta bort en av mangfoldighet, sa Schneider. Han la til at astronomer virkelig trenger å forstå den interne og eksterne påvirkningen på disse systemene - for eksempel stjernevind og interaksjoner med skyer av interstellært materiale - og hvordan de påvirkes av massen og alderen til forelderstjernen, og overflod av tyngre elementer nødvendig for å bygge planeter.
Selv om astronomer har funnet nesten 4000 eksoplanettkandidater siden 1995, hovedsakelig ved indirekte deteksjonsmetoder, er det bare tatt rundt to dusin lysspredende, sirkumstellære ruskesystemer i løpet av den samme tidsperioden.
Det er fordi diskene typisk er 100 000 ganger svakere enn (og ofte veldig nært) sine lyse overordnede stjerner. Flertallet har blitt sett på grunn av Hubbles evne til å utføre høykontrastbilder, der det overveldende lyset fra stjernen blokkeres for å avsløre den svake disken som omgir stjernen.
Den nye avbildingsundersøkelsen gir også innsikt i hvordan solsystemet vårt dannet og utviklet seg for 4,6 milliarder år siden. Spesielt kan den mistenkte planetkollisjonen som er sett på disken rundt HD 181327 være lik hvordan Earth-Moon-systemet dannet seg, samt Pluto-Charon-systemet for over 4 milliarder år siden. I disse tilfellene kollisjoner mellom organer i planetstørrelse kaster avfall som deretter sammenkokte til en ledsager måne.
