Wie schöne sternbespritzte Geister, die den interstellaren Raum verfolgen, riesig und kalt Molekülwolken sind die seltsamen, geheimnisvollen Wiegen brillanter Babystars. Diese riesigen, dunklen und plätschernden Wolken schweben in großer Zahl durch den interstellaren Raum und verbergen neugeborene Sterne, als wären sie glänzende Perlen, die in einer Austernschale versteckt sind. Wenn ein besonders dichter Klumpen in den wirbelnden Falten einer dieser dunklen Wolken eine kritische Größe, Masse oder Dichte erreicht, beginnt er unter dem intensiven Zug seiner eigenen starken Schwerkraft zusammenzubrechen und bringt ein strahlendes neues Sternbaby zur Welt. Im Juli 2018 haben Wissenschaftler der Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg, Deutschland, und der KUGEL Instrumentenkonsortium der Sehr großes Teleskop (VLT) des Europäische Südsternwarte (ESO) in Chile gab bekannt, dass sie einen extrem jungen Gasriesen-Exoplaneten entdeckt haben, der sich noch in der EU bildet protoplanetare Akkretionsscheibe das wirbelt und wirbelt um seinen jugendlichen Elternstern. Dieser neugeborene Gasriese, genannt PDS 70 b Sport eine Masse gleich mehreren Jupitern, und es wurde in der Umlaufbahn um seinen Stern entdeckt PDS 70 innerhalb einer klappernden Lücke seiner Geburt protoplanetare Akkretionsscheibe.
Dies zeigt das an PDS 70 b befindet sich immer noch in der Nähe seines Geburtsortes und sammelt wahrscheinlich immer noch Material aus seiner Umgebung Scheibe von Gas und Staub. Die Beobachtungen bieten Wissenschaftlern eine einzigartige Gelegenheit, Modelle der Planetengeburt zu testen und mehr über die frühe Geschichte der Planetensysteme, einschließlich der unseres eigenen Sonnensystems, zu erfahren.
Die Jagd nach Exoplaneten, die Planeten sind, die zu den Familien der außerirdischen Sterne jenseits unserer Sonne gehören, hat bisher etwa 3800 entfernte Welten verschiedener Massen, Größen und Entfernungen von ihren Sterneltern enthüllt. Leider wissen Astronomen immer noch nicht genau, wie diese Planeten geboren werden und beobachten tatsächlich die Geburt eines Babys Protoplanet hat sich als schwierige Aufgabe erwiesen.
Das Team der Astronomen am MPIA und das VLT haben es jetzt geschafft, diese sehr schwierige Leistung zu erreichen. In der Tat, die Protoplanet PDS 70 b wurde in einer Entfernung von 22 entdeckt astronomische Einheiten (AU) von seinem Elternstern. Einer AU ist die durchschnittliche Entfernung zwischen unserer Sonne und der Erde, die ungefähr 93.000.000 Meilen beträgt. "Für unsere Studie haben wir ausgewählt PDS 70, ein Stern, von dem bereits vermutet wurde, dass ein junger Planet um ihn herum kreist ", erklärte Miriam Keppler am 2. Juli 2018 MPIA Pressemitteilung. Frau Keppler ist Doktorandin an der MPIA und Hauptautor des Papiers, das diese wichtige Entdeckung hervorhebt.
PDS 70 ist 5,4 Millionen Jahre alt T Tauri Stern das ist immer noch von einem umgeben protoplanetare Akkretionsscheibe von Gas und Staub, die ungefähr 130 AU breit sind. T Tauri Sterne sind sonnenähnliche Sternkleinkinder, die sich in der Mitte des besonders dichten Blobs gebildet haben, der in seinem Geburtshaus eingebettet ist Molekülwolke. Das meiste Material, das zu diesem Blob gehört, fließt in die Bildung des neugeborenen Sterns, während der Rest den erzeugt protoplanetare Akkretionsscheibe aus denen schließlich Planeten, Monde und kleinere Objekte hervorgehen. In ihren frühesten Stadien protoplanetare Akkretionsscheiben Sie sind beide sehr massiv und sengend heiß und können bis zu zehn Millionen Jahre lang um ihre jungen Sternwirte herumhängen, bevor sie endgültig verschwinden – möglicherweise weggeblasen von dem besonders starken, heftigen Wind, der T Tauris sind berühmt für das Schaffen. Alternativ verschwindet das protoplanetare Akkretionsscheibe kann lediglich aufhören, Strahlung zu emittieren, nachdem die Akkretion zum Stillstand gekommen ist. Das älteste protoplanetare Akkretionsscheibe bisher beobachtet ist etwa 25 Millionen Jahre alt.
Astronomen haben beobachtet protoplanetare Akkretionsscheiben umgebende jugendliche Sterne in unserer eigenen Milchstraße. Beobachtungen von Wissenschaftlern unter Verwendung der Hubble-Weltraumteleskop (HST) gesehen haben proplyds und Planetenscheiben Bildung innerhalb der Orionnebel. Der Name proplyd ist eine Silbenabkürzung von Ionisierte protoplanetare Scheibeund diese Scheiben werden von außen beleuchtet und verdampfen Festplatten wirbeln um jugendliche Sterne. Einhundertachtzig proplyds wurden innerhalb der entdeckt Orionnebel allein.
Protoplanetare Akkretionsscheiben bestehen hauptsächlich aus Gas und sind sehr dünne Strukturen mit einer typischen vertikalen Höhe, die viel kleiner als der Radius ist. Auch die typische Masse davon Akkretionsscheiben ist erheblich geringer als die Masse des zentralen Babysterns.
Obwohl ein typischer protoplanetare Akkretionsscheibe besteht hauptsächlich aus Gas, Staubpartikel spielen auch eine wichtige Rolle bei der Planetenbildung. Staubmotive schützen die Mittelebene des Scheibe von intensiver, energetischer Strahlung, die aus dem interstellaren Raum kommt. Diese energetische Strahlung erzeugt eine sogenannte "tote Zone", in der die Magnetorotationsinstabilität (MRT) funktioniert nicht mehr.
Laut Wissenschaftlern protoplanetare Akkretionsscheiben bestehen aus einer aufgewühlten Plasmahülle, die als "aktive Zone" bezeichnet wird. Die "aktive Zone" enthält einen ausgedehnten Bereich von ruhendem Gas ("tote Zone"), der sich in der Mittelebene befindet. Die "tote Zone" kann die Geschwindigkeit der Materie verlangsamen, die sich durch die Zone bewegt Scheibeund dies verhindert effektiv das Erreichen eines "stationären Zustands".
T Tauri Tots weisen große Durchmesser auf, die normalerweise um ein Vielfaches größer sind als die unserer Sonne. Jedoch, T Tauri sich auf eine Weise entwickeln, die möglicherweise nicht intuitiv zu sein scheint. Dies liegt daran, dass sie schrumpfen, wenn sie zum vollwertigen Erwachsenenalter heranwachsen. Bis der heiße Stern tot dieses Stadium seiner Kindheit erreicht hat, kondensieren weniger flüchtige Materialien nahe dem Zentrum der Umgebung protoplanetare Akkretionsscheibe. Dies führt zur Bildung von klebrigen Staubmotiven, die kristalline Silikate enthalten. Diese kleinen Staubkörner stoßen aneinander und haften dann in der überfüllten Umgebung des Scheibe. Infolgedessen wachsen immer größere Objekte und werden schließlich Planetesimale. Planetesimale sind die "Bausteine" der Planeten – die "Samen", aus denen große Planeten wachsen.
In unserem Sonnensystem leben die Asteroiden – die hauptsächlich in der Haupt-Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter – sind die Überreste des felsigen und metallischen Planetesimale das diente als "Keim" der vier festen Planeten, die die innere Domäne unseres Sonnensystems bewohnen: Merkur, Venus, Erde und Mars. Die Kometen, die in den fernen, kalten und trüben Regionen unseres Sonnensystems weit entfernt von der Sonne leben, repräsentieren die Reliktpopulation von schmutzigen, gefrorenen und eisigen Planetesimale aus dem schließlich das Quartett der gasbeladenen Giganten der Familie unseres Sterns – Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun – geboren wurde.
Ring um einen Baby-Stern
PDS 70, ein T Tauri tot, ist nur 54 Millionen Jahre alt. Es ist auch von einem umgeben protoplanetare Scheibe (zirkumstellar Scheibe) aus Gas und Staub, die etwa 130 ist AU breit. Um sich das Ausmaß vorzustellen Scheibe, das Kuiper Gürtel–das umkreist unsere Sonne jenseits von Neptun – erstreckt sich nur bis zu ungefähr 50 AU. Diese weite Umgebung Akkretionsscheiben bestehen aus dem Material, das von der Geburt des Elternsterns in einer kalten Dunkelheit übrig geblieben ist Molekülwolke.
Aber die Akkretionsscheibe Umgebung PDS 70 ist besonders interessant, weil es eine große Lücke zeigt. Es wird angenommen, dass solche Lücken Hinweise darauf sind, dass eine Planetenbildung stattfindet. Das liegt daran, dass diese Lücken von einem jungen Riesen herrühren Protoplanet Sammeln Sie immer mehr Plattenmaterial, während es sich um seinen jungen Stern bewegt. Durch die Interaktion mit dem Scheibe, das Protoplanet ändert allmählich seinen Abstand zu seinem Elternstern. Mit der Zeit wächst das Protoplanet gräbt einen breiten kreisförmigen Schwad durch die Scheibe.
In einer anschließenden Studie unter der Leitung von Dr. Andre Muller von der MPIADas Team der Astronomen erhielt ein wirklich spektakuläres Bild der Entwicklung PDS 70 System, in dem ein Baby Protoplanet kann leicht am inneren Rand des Spaltes der Umgebung beobachtet werden Scheibe. Der Ferne Protoplanet Es dauert ungefähr 120 Jahre, um seinen Elternstern zu umkreisen. Ein Spektrum von PDS 70 b ermöglichte es den Astronomen, die atmosphärischen und physikalischen Eigenschaften des fremden Planeten zu bestimmen.
"Diese Entdeckung bietet uns eine beispiellose Gelegenheit, theoretische Modelle der Planetenbildung zu testen", kommentierte Dr. Müller am 2. Juli 2018 MPIA Pressemitteilung.
Ein Riese, fern Protoplanet
Die neue Forschung zeigt das PDS 70 b ist ein Gasriese Planet, der eine Masse aufweist, die um ein Vielfaches höher ist als die des Jupiter unseres eigenen Sonnensystems. Das Exoplaneten Die Oberfläche hat eine Temperatur von ungefähr 1200 Kelvin, was sie erheblich heißer macht als jeden Planeten in unserem eigenen Sonnensystem. Weil ein Protoplanet muss jünger sein als sein hervorragender Elternteil, PDS 70 b ist wahrscheinlich noch im Wachstumsprozess. Die von den Astronomen gesammelten Daten zeigen, dass der Planet von Wolken umgeben ist, die die vom Planetenkern und seiner Atmosphäre emittierte Strahlung verändern. "Wir haben unsere Berechnungen korrigiert, um die neuen Daten zu berücksichtigen, die von der Gaia Satellit für Sternentfernungen. Gemäß Gaia, PDS 70 ist in einer Entfernung von 370 Lichtjahren ", erklärte Frau Keppler am 2. Juli 2018 MPIA Pressemitteilung.
Die Astronomen müssen immer noch ausgefeilte Beobachtungs- und Analysetechniken anwenden, um ein Bild von a zu erhalten protoplanetare Akkretionsscheibe. Bei herkömmlichen Bildern gehen alle Objekte in der Nähe des Elternsterns im Glanz des strahlenden Sternenlichts verloren. Mit dem KUGEL Instrument kann das Licht des hellen Sterns entfernt werden. Um dies zu erreichen, muss die Kamera eine Eigenschaft des Lichts verwenden, die als bekannt ist Polarisation. Linear polarisiertes Licht kann nur in einer Ebene schwingen. Aber das Licht, das von einem Stern ausgeht, ist meistens nicht polarisiert. Das von der Scheibe wird linear werden polarisiert wenn von der verstreut Akkretionsscheiben Staubpartikel.
Bei Verwendung mit dem richtigen Polarisation Filter – der Lichtwellen in nur einer Schwingungsebene durchlassen würde – das Licht, das aus verschiedenen Regionen des Scheibe würde aufgrund der Ausrichtung des Filters entweder erkannt oder aufgehoben werden. Fotografen verwenden eine ähnliche Technik, um Reflexionen zu unterdrücken, die von einer glatten Oberfläche ausgehen.
Im Gegensatz dazu kann Sternenlicht beobachtet werden, unabhängig davon, wie der Filter ausgerichtet ist. Unter Ausnutzung des Unterschieds zwischen dem von der Akkretionsscheibe und das Licht, das direkt vom Stern ausgeht, können Astronomen das direkte Sternenlicht eliminieren. Um ihre Messungen zu unterstützen, blockieren die Beobachter den Stern auch mit einer Maske. Alles was bleibt ist ein Bild von der protoplanetare Akkretion Scheibe.
Dr. Thomas Henning, Direktor bei MPIA, leitender Autor der beiden Studien und der deutsche Co-I der KUGEL Instrument, kommentierte die Presse, dass "Nach zehn Jahren der Entwicklung neuer leistungsfähiger astronomischer Instrumente wie KUGELDiese Entdeckung zeigt uns, dass wir zum Zeitpunkt ihrer Entstehung endlich in der Lage sind, Planeten zu finden und zu untersuchen. Das ist die Erfüllung eines lang gehegten Traums. "
Die Ergebnisse dieser Forschung erscheinen als Keppler et al., "Entdeckung eines substellaren Begleiters innerhalb der Lücke der Übergangsscheibe um PDS 70", und wie Muller et al., "Orbital- und atmosphärische Charakterisierung des Planeten innerhalb der Lücke der PDS 70-Übergangsscheibe. Beide Artikel werden in der Ausgabe der Zeitschrift vom 2. Juli 2018 veröffentlicht Astronomie & Astrophysik.
Die spektropolarimetrische kontrastreiche Exoplanetenforschung (SPHERE) ist das Extreme Adaptive Optics System und die Coronagraphic Facility (SPHERE) des VLT. SPHERE wurde von einem internationalen Konsortium unter der Leitung von gebaut MPIA und das Institut für Planetologie und Astrrophysique de Grenoble (IPAG).
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