Med nye instrumenter fyller astronomer ut alle brikkene som hjelper til med å forklare hvordan planeter dannes av utvidede plater av gass og støv rundt nyfødte stjerner. Men astronomer har funnet en proto-planetarisk disk som nekter å vokse opp. Den er 25 millioner år gammel, og har fortsatt ikke gjort overgangen til å danne planeter. Lee Hartmann er med Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, og hovedforfatteren på papiret som kunngjør funnet.
Hør intervjuet: Planetary Disk That Nekter å vokse opp (6 MB)
Eller abonner på Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Du har funnet den eldste planetdisken. Kan du gi meg en følelse av hvor uvanlig dette er?
Lee Hartmann: Dette handler om den eldste planet- eller protoplanetære disken. Den eldste vi har funnet før var noe som 10 millioner år gammel, så dette er omtrent 2 til 2,5 ganger så gammelt som alt vi har funnet før.
Fraser: Var det en stor overraskelse å finne noe så gammelt?
Hartmann: Ja, det virker som om halvparten eller flere av stjernene har en slags utvidet støvete disk med noe som vil lage planeter. I en alder av omtrent en million år eller så. Og så innen 10 millioner år eller så, er du nødt til å like 10% av alle stjerner eller kanskje enda mindre enn det. Så å finne denne tingen i løpet av to år var virkelig ganske bemerkelsesverdig. Vi trodde at vi i 20 millioner år virkelig ville være nede for alt som fremdeles hadde støv rundt seg som liknet veldig på en planetdisk.
Fraser: Hva kan holde disken stabil så lenge?
Hartmann: Det er ikke helt klart. Det sentrale systemet i dette tilfellet er faktisk en nær binærstjerne, og så det er mulig - i motsetning til en enkelt stjerne i solsystemet vårt - er det to, nesten like store stjerner som kretser rundt i en veldig nær bane og selv om noe er på størrelse med et sted mellom Merkurius bane og Venus ’bane; noe av den størrelsen. Det kan være en slags kvisende ting fordi hver stjerne har sin egen tyngdekraft, og når de beveger seg rundt, kan de kvise opp disken og røre partiklene. Det vi tror skjer for å lage planeter, er at støvet, de små støvkaninene, slags stikker elektrostatisk i små små klumper og så blir det større og større. Og det lager bergarter, og så lager det ting som ligner mer på asteroider, og til slutt planeter. Og planetdannelsesstadiet er det som virkelig renser ut alt dette støvet. Og slik at prosessen antas å være veldig ømfintlig og ting slags settes ned over tidsperioder på tusenvis til millioner av år. Det er mulig at hvis du tuller den litt opp og holder partikkelen suspendert, så holder de seg ikke så godt sammen og går ikke gjennom resten av planetdannelsesprosessen slik de fleste andre stjerner gjør.
Fraser: Hvor vanlig vil noe slikt være? Siden dette er den eldste som er funnet, tror du at det er andre i nærheten, eller er dette bare en total fluke?
Hartmann: Det er vanskelig å forestille seg at det bare er en av disse tingene i galaksen, enn si hele universet. Men dette må være en veldig sjelden forekomst så vidt vi kan si. Vi kan se store klynger av stjerner som er 30 millioner år gamle, 50 millioner år gamle, 100 millioner år gamle, og de har ikke funnet noe lignende i flere hundre eller til og med tusenvis av stjerner totalt. Det er sannsynligvis 1 av 1000, eller noe sånt. Det er liksom hva jeg vil gjette, men det er vanskelig å vite. Vi har ikke sett nøye nok på disse tingene. Det har vi ikke klart før ganske nylig. Spitzer-romteleskopet har bare så mye mer følsomhet enn noe annet vi klarte å gjøre før. Det er bare gjort faktorer hundretusenvis av ganger vår evne til å oppdage svake kilder som denne tingen er. Vi tar bare de første babytrinnene for å utforske hva som er der ute og i vårt eget nabolag. Med Spitzer-teleskopet begynner de å se på noen av disse andre klyngene, og bekrefter at to ganger alderen til dette systemet, mindre enn 1 av 1000 er sånn. Det er virkelig et ganske unikt system. Vi må ha fanget det under spesielle omstendigheter.
Fraser: Tror du at det kan gå over millioner og millioner av år til. Er dette fortsatt en tidlig alder for det?
Hartmann: Dette er noe vi ikke forstår så godt. Og en av grunnene til å studere denne typen systemer er at vi virkelig trenger mye hjelp til å forstå fysikken i dette. Fysikken i hvordan planeter dannes ut fra i utgangspunktet støvkaniner til å begynne med. Det er bare en så komplisert prosess, og det er alle slags ting som vi ikke helt forstår at vi virkelig trenger å ha flere undersøkelser av disse tingene. Jeg vet ikke helt hva som kommer til å skje med dette systemet. Min egen mening er at det sannsynligvis ikke kommer til å fortsette og koagulere i planeter hvis den ikke allerede har gjort det. Teorien antyder at det er en slags terskel du må oppfylle. Du må ha akkurat nok ting for å få det til, for å virkelig komme over pukkelen med å lage større kropper som deretter kan feie opp alt mindre støv og tømme ut disken. Hvis du aldri kommer til den terskelen, vil du kanskje aldri lage noen planeter. Min gjetning er at det kanskje bare peter ut, og noen av støvkornene vil enten bli blåst ut eller spiral inn langsomt inn i stjernen, og det er slutten på det, men vi forstår ikke helt.
Fraser: Har planetdannende disker blitt sett rundt binære systemer før?
Hartmann: Ja, hvis jeg bare kan kvalifisere meg til å si at vi antar at disse platene lager planeter. Vi har egentlig ikke hatt den komplette røykepistolen til å si at disse støvete diskene faktisk lager planeter. Jeg synes det er veldig sterk sannsynlighet fordi vi ser alt dette fordelt støv rundt veldig unge stjerner og så er det helt borte. Vi vet at vi må koagulere alt støvet og hente de små tingene og legge det i store ting for å lage planeter. Så det er antakelsen vi legger til grunn, men jeg ville bare si at vi faktisk ikke koblet inn prikkene om det problemet.
Fraser: Ikke sant, har det blitt sett disker rundt binære systemer som dette?
Hartmann: Ja, det har de. Dette problemet er at du i utgangspunktet ikke kan ha disken i samme størrelsesbane som den binære bane. Den andre stjernen vil bare svelge opp alt støvet, eller fordampe det, eller blåse det bort. På den annen side, hvis du har en veldig bred binær, hvis du har noe der den andre stjernen er veldig langt, kan du ha en disk godt inne i den binære og den vet ikke at det er en annen stjerne som kretser rundt. Vi går i bane rundt sola, og Jupiter er der ute ved flere astronomiske enheter, og det gjør bare små forstyrrelser på jordens bane. På samme måte kan du ha et system der de to stjernene er relativt nær hverandre og disken ligger godt utenfor det ytre området. Og på den platen ser det nesten ut som om det er en eneste stjerne. Det er ikke akkurat sånn fordi de to stjernene kretser rundt, så tyngdekraften purrer den litt opp. Men det er ikke så langt unna å bare ha et enkelt objekt. Så så lenge disken enten er mye større enn den binære eller mindre enn den binære, har du det bra. Hvis disken er mye større enn den binære, kan den imidlertid være så tøff, og så spredd at den aldri virkelig koagulerer effektivt til planeter. Det er noe vi på en måte ville forutsi, men det er ikke noe vi er i stand til å demonstrere observasjonelt ennå.
Fraser: Har du noen følg med på observasjoner som er planlagt for dette?
Hartmann: Det jeg tror vi vil prøve å gjøre er å få lengre observasjoner av bølgelengden for å se hvor disken ender, for i dette settet med observasjoner, sier vi i utgangspunktet at det er en disk, men vi vet ikke hvordan stor den er. Spørsmålet er, er det noe utenfor dette systemet som kan forstyrre disken også. Det kan til og med være et trippel system for alt vi vet, med en veldig mye større følgesvenn som er lav masse og vi ikke har sett. Og det kan virkelig være å kvise den opp og forhindre at disken lar planetene koagulere, i det minste. Og så er det andre vi prøver å gjøre, at vi prøver å identifisere andre systemer som dette som også er 20 millioner år gamle, 30 millioner år gamle. Hvis vi kan finne flere av disse tingene, bare for å se hvor vanlige de er, og om de alle er binære filer, eller hva som er spesielt med dem som gjør at de kan vare så lenge. I utgangspunktet, hva vi prøver å gjøre er å se prosessen hvordan en disk blir til planeter, men det tar selvfølgelig millioner av år, slik at du ikke kan følge det - i det minste kan jeg ikke følge det. Det er som å ta et øyeblikksbilde av en befolkning. Du har gamle mennesker og unge og babyer og så videre. Og du prøver å konkludere hvordan utviklingen går fra å sette sammen de forskjellige brikkene. Og så er noen mennesker store, eller får bedre næring, og de har en annen kultur eller hva som helst, og du prøver å se hvilke forskjellige effekter som har innvirkning på befolkningen fra det øyeblikksbildet. Å prøve å finne andre systemer som er dette er en måte å gjøre eksperimentet på for å se hva som skjer hvis du har en mye bredere binær, eller hva som skjer hvis det er en annen massestjerne i midten. Vi kan egentlig ikke utføre eksperimentet, men hvis vi finner nok forskjellige slags objekter som dette, så har naturen gjort eksperimentet forskjellige steder, og vi trenger bare å gå ut og se på det.
Denne oppdagelsen ble opprinnelig kunngjort på Space Magazine 19. juli 2005.
