Nancy Grace roman space telescope är bättre än man förväntat.

 

Bild https://science.nasa.gov Här är teleskopet just nu. 

NASAs Nancy Grace Roman Space Telescope-team har genomfört ett maraton av aktiviteter för att finjustera teleskopets skärpa och förbereda huvudinstrumentet för rutinanvändning.

"Alla Romans omfattande undersökningar kommer att förlita sig på Wide Field Instrument," beskriver Dave Hickey, systemingenjör vid NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "Många av uppdragets huvudsakliga mål, som att studera mörk materia och mörk energi, skulle inte vara möjliga utan instrumentet så det är en stor lättnad att se att det fungerar bra!"

Sedan Wide Field Instrument aktiverades i september 2026 har det romerska teamet kört det genom en serie tester för att testa dess komponenter både individuellt och tillsammans. De började med att undersöka de 18 detektorerna i post-it-lappsstorlek och all elektronik innan de gick vidare till elementhjulet, en mekanism med filter med flera verktyg för att skicka insamlat infrarött ljus i specifika våglängder  till detektorerna och sprida ljuset i dess individuella färger.

Sedan tände ingenjörerna alla interna lysdioder i kalibreringssystemet vilket innebär dimmbara lampor i olika färger som ingenjörerna styr från marken. Dessa komponenter är utformade för att mäta hur detektorerna reagerar på olika ljusnivåer och korrigera för eventuella variationer i dess känslighet.

Teamet testade justeringsmekanismen och placerade den sedan till dess förväntade bästa fokusposition från den oskarpa position den förvarades i vid uppskjutningen. Slutligen testar ingenjörerna det termiska systemet noggrant och säkerställer att instrumentets olika komponenter håller rätt temperaturer.

Under tiden arbetade ett annat team med att skärpa teleskopets fokus.

"Teleskopets prestanda var utmärkt redan innan vi började justeringen av alla speglar mm optik, tack vare exceptionellt förberedande arbete på marken före uppskjutningen," beskriver Matthew Bolcar, Romans optiska systemchef på NASA Goddard. "Allt test- och modelleringsarbete som gjorts vid Goddard och av entreprenörer på L3Harris och BAE Space and Mission Systems lämnade bara små korrigeringar för oss att göra för att få allt i nästan perfekt linje."

Den precisionen är betydelsefull eftersom det är svårt att förutse exakt hur saker kommer att förändras under dess gång. Teleskopet ska Inte att förväxla med  Vera Roman observatory   ett markbaserat spegelteleskop som finns i Chile som kom i drift 2025 för att fotografera helauniversum   i optiskt ljus. NASAs Nancy Grace Roman Space Telescope sköts upp den 30 augusti 2026. Teleskopet är ett rymdteleskop  som söker i det infraröda sökfältet.

 Eftersom optiken redan var nästan perfekt arrangerad behövde teamet bara göra minimala justeringar.

"Vi flyttade sekundärspegeln med ungefär en sextondel av diametern på ett människohår," beskriver Alden Jurling, senior optisk ingenjör som arbetar med Roman på NASA Goddard. "Denna justering justerade höjden på sekundärspegeln över primärspegeln. Om vi skalar upp den höjden till höjden på Empire State Building är höjdskillnaden lite mindre än vad man skulle få om man staplar en enda amerikansk penny ovanpå tornets spets." Denna mikroskopiska modifiering kan få stor påverkan för uppdraget,

Inledningsvis var Coronagraph Instruments bilder något ur fokus, men inte till den grad teamet hade förväntat sig och det var därför relativt enkelt att rätta till. Nu uppfyller instrumentets prestanda teamets höga förväntningar. Coronagraph Instrument-teamet kommer att fortsätta kalibrera  kamerainställningar och fastställa de bästa inställningarna för de deformbara speglarna innan de försöker demonstrera dess ljusblockerande förmåga under de kommande veckorna.

Efter att ha finjusterat Coronagraph Instruments fokus gick teamet vidare till Wide Field Instrument för att göra ytterligare en omgång justeringar.

Nu är Wide Field Instruments prestanda nästan 30 % bättre än vad det romerska teamet förutspådde det skulle kunna ha. Kravet på bildkvalitet sattes till cirka 90 nanometer RMS (rotmedelskvadrat), vilket innebär att optiken bara avviker från absolut perfektion med 90 nanometer innebärande ungefär 1 000 gånger tunnare än ett människohår.

Teamet lyckades ännu bättre: Efter att korrigeringar gjorts har Wide Field Instruments optik ett fel på endast 63 nanometer RMS.

"Alla bilder från Romans kosmiska undersökningar kommer därför att vara ännu skarpare än vi förväntade oss," beskriver Jurling. "Det är ett fantastiskt resultat efter år av noggrann modellering, precisionsmetrologi och tester."

Detta innebär att teleskopet kommer att kunna upptäcka och undersöka mer än vad det vid första början ansågs ha kapacitet för.

Formen hos brännheta exoplaneters atmosfärer

 

Bild https://www.bristol.ac.uk  WASP-17b passerar framför sin sol Wasp-17 (som finns 1310 ljus år bort i riktning mot stjärnbilden skorpionen)  här avslöjas formen på dess absorberande atmosfär genom JWST-observationer (James Webb teleskopet) . Den heta, utsträckta röda sidan är gas som utvidgas från den permanent bestrålade dagsidan (värme utvidgar) , över planetens kvällskant kan ses och den kallare blå sidan som är mindre utsträckt eftersom gasen är svalare här över planetens nattsida då den transporteras över morgonkanten. OBS planeten är tidvattenlåst innebärande att den alltid vänder samma sida mot sin sol. Likt vår måne gör. Bildkredit: Engine House och Hannah Wakeford

Studien presenterar den första tillämpningen av en banbrytande metod kallad 'transmissionssträngar' utvecklad i Bristol av astrofysikerna Dr David Grant och Dr Hannah Wakeford, vilka för första gången avslöjar en exoplanets ojämna atmosfärs konturer med hjälp av James Webbtelekopet.

Dess forskningsresultat är publicerat i tidskriften Nature Astronomy 

 I studien  visas att atmosfären är cirkulär men också asymmetrisk med en sida mer  utsträckt. Sådana dimensioner visar hur intensiv värme och piskande vindar påverkar atmosfären på exoplaneten WASP-17b (en het Jupiter), som kretsar runt en stjärna cirka 1 300 ljusår från jorden.

Huvudförfattaren till studien Dr Lili Alderson, postdoktoral forskare vid Klarman vid Cornell University, påbörjade den extraplanetära undersökningen vid University of Bristol, där hon tog sin doktorsexamen i fysik med hjälp av Webbteleskopet. Dr Alderson beskriver: "Detta är bevis på konceptet att planeter faktiskt är tredimensionella objekt, och att det vi förutspår borde hända konsekvent på planeter som har sin bana runt en stjärna. Att få  beräkningsövningar bekräftade på riktigt är dock en annan sak."

Fyndet om WASP-17b:s atmosfäriska kemiska sammansättning (mest väte och helium) och temperatursskillnad från ekvator till poler och mellan permanent dag- och nattsida  är förenliga med teoretiska förutsägelser och andra datormodelleringstekniker. Tillsammans skapar de en av de mest omfattande 3D-vyerna av en exoplanets atmosfär och utgör en viktig jämförelse med de mer än 6 000 andra exoplaneter som hittills bekräftats.

Medförfattaren Dr Hannah Wakeford, docent i astrofysik vid University of Bristol beskriver: "Planeters atmosfärer  är kaotiska komplexa och kaotiska. Då  all data samlats in visades en strukturerad, dynamiska bild av denna gigantiska värld över 1 000 ljusår bort som var bara väldigt spännande."

10g material från Mars måne Phobos ska hämtas ner till jorden

 

Bild på uppdragets plan

Under ledning av JAXA är MMX Japans största rymduppdrag hittills och tar sig an utmaningen att hämta prover från en marsmåne. Med utgångspunkt i teknologin för landning och provtagning av små himlakroppar som utvecklats med asteroidutforskningsuppdragen Hayabusa och Hayabusa2, samarbetar JAXA med internationella rymdorganisationer, industripartners och det vetenskapliga samfundet för att göra uppdraget framgångsrikt.

MMX är ett uppdrag utformat för att genomföra en provtagningsoperation: resa till en himlakropp, genomföra detaljerade observationer, samla in ytmaterial (stenkorn ) och ta med provet tillbaka till jorden. Med utgångspunkt i erfarenheterna från det framgångsrika Hayabusa2-uppdraget  kommer nu MMX att besöka Marsmånen Phobos. Uppdraget är planerat till 2026 och sträcker sig över cirka fem år medan rymdfarkosten reser till Mars-systemet och tillbaka, genomför detaljerade observationer av de två månarna, samla in minst 10 g prov från Phobos och återföra provet till jorden vilket markerar världens första provåtertagningsuppdrag från Mars-sfären.

Uppdraget kommer främst att fokusera på Phobos, en marsiansk måne som aldrig har utforskats. Här kommer man att observera månens topografi, inre struktur, sammansättning och gravitation samt ta prover av regoliten (månens ytmateria).

Man önskar få svar på hur  de marsianska månarna bildades. Hur  Mars  utvecklades och  solsystemet. Genom detaljerade observationer och analyser av proverna från Phobos syftar  uppdraget till att klargöra bildandet av Marssfären och solsystemet, utforska hur livet började på jorden och bana väg för framtida djuprymdsutforskning.

Uppskjutningen skedde i oktober 2026, med återkomsten till jorden planerad till 2031.

Experiment om kärnkraftskydd mot asteroider.

 

Bild https://www.llnl.gov  Lawrence Livermore National Laboratory-forskaren Isaiah Santistevan var den som ledde utvecklingen av tredimensionella simuleringar med sysftet att undersöka hur en kärnladdning skulle kunna avleda eller störa en asteroid som hotar jorden. (Foto: Blaise Douros/LLNL)

Forskare vid Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) utvecklar tredimensionella datasimuleringar för att undersöka hur en kärnladdning kan användas för att avleda eller potentiellt störa en asteroid på dess kurs mot jorden.

I arbetet publicerat nyligen i The Planetary Science Journal (se nedan), använde LLNL:sSpheral-simuleringskod för att mer exakt modellera hur en asteroid kan reagera när röntgenstrålar från en kärnladdning detoneras nära dess yta och snabbt värmer och förångar material. Efter att ha validerat metoden mot etablerade asteroidavvikningsmodeller använde forskarna Spheral för att studera tre komplexa störningsscenarier.

Till skillnad från många naturkatastrofer skulle en asteroidkollision med jorden  potentiellt kunna förhindras om objektet upptäcks i tid. Ett tillvägagångssätt är avböjning av dess bana för att ge den en liten förändring i hastighet som får asteroiden att missa jorden samtidigt som den till största delen förblir intakt. Ett annat tillvägagångssätt är sönderskjutning där en asteroid avsiktligt fragmenteras och sprids så att ingen kvarvarande del utgör ett  hot mot jorden.

NASAs Double Asteroid Redirection Test, DART uppdraget klarade en kinetisk kollisionsmetod för avledning 2022 genom att medvetet träffa asteroidmånen Dimorphos. Kärnkraftsskydd utgör ett alternativt nödalternativ särskilt för större objekt eller scenarier med kortare varningstider eftersom mycket mer energi kan levereras till en asteroid än den kinetiska energin från en rymdfarkost.

Två av datorsimuleringarna visade starka tecken på störning, vilket belyser hur högupplöst 3D-modellering kan hjälpa forskare att bättre förstå hur en asteroid kan reagera på ett försök till kärnkraftsexplosion.

"Dessa simuleringar ger oss en mycket mer detaljerad bild av hur en asteroid kan reagera på ett kärnvapenförsök," beskriver Isaiah Santistevan, som ledde studien. "Att kunna modellera skador, sprickor och materialrörelser i tre dimensioner är ett viktigt steg mot att förbättra vår förmåga att utvärdera planetförsvarsalternativ."Framtida arbete kommer att fokusera på att accelerera simuleringstider, förbättra upplösningen och modellera mer realistiska asteroidstrukturer, inklusive löst bundna asteroider Asteroider löst sammanhållna av gravitationen innehållande damm och löst sammanhållet grus.  Forskare planerar också att jämföra simuleringar med småskaliga laboratorieexperiment.

Studien, "“Nuclear Mitigation of Hypothetical Asteroid Threats in Smoothed Particle Hydrodynamics,” was authored by Isaiah B. Santistevan, Mary T. Burkey, J. Michael Owen, Kathryn M. Kumamoto, Jason M. Pearl and Robert A. Managan. 

En ny väg till fusionsantändning

 

Bild https://www.pppl.go En konstnärs tolkning av ett tokamak-fusionssystem. (Illustration: Kyle Palmer/ PPPL:s kommunikationsavdelning)

Fusionsenergi är energi som frigörs vid sammanslagning av lätta atomer. Energiproduktionen i solen och andra huvudseriestjärnor bygger på fusion. Fusionskraftverk är en hypotetisk framtida form av kärnkraftverk som skulle använda fusionsenergi detta till skillnad mot dagens kärnkraftverk som använder fissionsenergi genom kärnklyvning . Går det tämja fusionsenergin och använda den skulle vi ha obegränsat med energi och den enda restprodukten skulle vara helium. Vi kunde lägga ner ner dagens kärnkraftsanläggningar och helt sluta med fossilt bränsle till elproduktion.

Ny forskning från USA. Avdelningen för EnergiPrinceton Plasma Physics Laboratory (PPPL) Princeton Plasma Physics Laboratory är ett nationellt laboratorium under USA:s energidepartement som förvaltas av Princeton University kartlägger en väg till antändningsförhållanden med betydligt mindre energi till fusion än någon annan väg.

Ett nytt PPPL-ramverk kartlägger vilken som är  minst krävande vägen till en självförsörjande fusionsplasma och visar att ett spår av volfram och superhöga magnetfält kan vara den vägen.

I mer än 70 år har forskare inom fusionsenergi använt en särskild ekvation för att avgöra om ett plasma skulle förbli tillräckligt varmt och tätt  tillräckligt länge för att nå en punkt där det kunde upprätthålla sig självt utan mer extern kraft. Även om den ekvationen markerar mållinjen kallad tändning säger den inget om det bästa sättet att nå den. Den ursprungliga "ideala" ekvationen, känd som Lawson-kriteriet utvecklades på 1950-talet. 

Nu har PPPL-fysikerna Luis Delgado-Aparicio, Masayuki Ono och Jonathan Menard omformulerat det ideala kriteriet samtidigt som de lägger till fyra andra villkor för att nå och hålla ett brinnande plasma och ge den bästa processen för uppvärmning och drivning av plasman inom ett fusionsenergisystem. Deras arbet är Publicerad i tidskriften Physical ReviewLetters. 

Plasma är det fjärde materietillståndet innebärande en het gas bestående av elektriskt laddade partiklar. Ett brinnande plasma är plasma som har nått antändningspunkten. Den har då tillräckligt med värme från fusion reaktioner för att hålla den brinnande utan någon mer extern uppvärmning. Att uppnå tändning effektivt är ett centralt mål i fusionsenergiforskning.

Matematisk sett går den uppdaterade vägen till tändning genom ett område som kallas Cordey-sadeln. Det är den lägsta punkten på en ås som skiljer plasma som fortfarande kräver extern uppvärmning från en som håller temperaturen av sig självt. Teamet jämförde olika rutter med en mängd som kallas Q, (förhållandet mellan producerad fusionskraft och tillförd värmekraft). I ett rent "idealt" plasma av rent bränsle finns sadeln där fusionen återvänder ungefär fem gånger den värmekraft som tillförs. Att lägga till verkliga effekter, såsom föroreningar i plasman och superhöga magnetfält, flyttar sadeln och höjer den Q som krävs för att nå plasmatillståndet.

Forskningen kan förändra hur vissa fusionssystem, kända som Tokamaker och stellaratorer  i förhållande hur de designas och byggs. Även om flera metoder för närvarande utforskas vid forskningsinstitutioner och vid privata företag för att generera el till elnätet med hjälp av fusionsenergi, är tokamaker en ledande kandidat. Dessa donutformade maskiner försöker använda magnetfält till att hålla plasman på plats och tillföra energi till plasman så att den blir tillräckligt tät och het för att nå tändning. Att hitta den bästa vägen till antändning är bara ett av sätten som PPPL föröler hitta vägar till nationens kritiska vetenskaps- och teknikluckor som är avgörande för att uppnå kommersiell fusion.

Laget uteslöt i följande fyra tidigare intressanta faktorer i forskning om fusion:

Heliumaska, eller använt bränsle som kan byggas upp och späda ut plasman.

Lätta och tunga föroreningar i plasman som kommer från fusionssystemets inre väggar.

Strålningsförluster som avges av negativt laddade partiklar under färden, vilket kallas synkrotronstrålning.

"När du lämnar dessa effekter ute verkar designen att fungera bra," beskriver Ono. "När du sätter in dem ändras bilden, och de ses teoretiskt bli ganska viktiga. Målet, påtalar Ono, är att ge fältet en delad, mer realistisk modell för att bedöma en fusionsdesign innan den byggs. Det gamla antagandet att Lawson-kriteriet är ett enda fast värde, beskriver han då det utelämnar effekter som kan förändra svaret kraftigt. "Fusionsexperiment kostar mycket pengar, och du vill inte göra misstag du kan ha upptäckt i förväg," påtalar han.

Mer än ett dussin av nästa generations fusionsmaskiner har valt volfram för sina innerväggar eftersom metallen tål den extrema värmen från plasmat som måste nå temperaturer varmare än solens kärna. Den nya forskningen visar att volfram nästan fördubblar trycket som krävs för att nå antändning. Forskning betraktar saker bara i två dimensioner. Utökat till tre dimensioner kan trycket som krävs för att nå tändning stiga förbi den punkt där plasman är stabil.

Intressant nog erbjuder samma fysik ett skydd. Fusionsdesigners har länge oroat sig för termisk "okontrollerad" instabilitet, där fusionsvärme driver mer fusion, som i sin tur driver mer värme. Teamet fann att förlusterna som gör tändningen svårare också motverkar den cykeln. Tillsammans kan de hålla ett brinnande plasma i ett stadigt tillstånd på egen hand. (Till skillnad från ett fissionskraftverk rymmer ett fusionssystem bara några sekunder av bränsle åt gången, så att förlora kontrollen innebär att plasman kyls ner och förbränningen upphör snarare än något värre som kan ske i fissionskärnkraftverk av i dag.)

Forskningen är teoretisk, vilket betyder att den bygger på beräkningar snarare än mätningar eftersom inget experiment idag når de temperaturer där Cordey-pass ligger. Men teamet planerar digitala experiment för att testa värmebäst-vägen.

"Även om mer studier behövs är vi entusiastiska över resultaten och de tyder på en tydlig väg framåt för framtida forskning inom detta område," beskriver Menard.

Arbetet stöddes av DOE, Office of Science, Office of Fusion Energy Sciences, under kontrakt DE-AC02-09CH11466, inklusive stöd för ett Fusion Energy Sciences Early Career Award 2015, ett Diagnostic Innovation and Development Award 2018 samt Long-Pulse Tokamak Research Programs 2021 och 2025.

Överraskande färger på vita dvärgstjärnor

 

Bild wikipedia Stjärnan Sirius A (mitten) och den vita dvärgen Sirius B (nedanför till vänster). Bilden tagen av Hubbleteleskopet.

Astronomer vid University of Warwick har visat att vita dvärgstjärnor kan lysa i en anmärkningsvärd mängd olika färger. För de flesta stjärnor är färg en indikator på temperaturen. Kallare stjärnor ser orange ut, stjärnor som vår sol ser vita ut, och de hetaste lyser ljusblått, ungefär som ett smidesdsjärn i ässjan som lyser rött, sedan orange och sedan vitt när det värms upp. Vita dvärgstjärnor är de täta resterna som lämnas kvar när solliknande stjärnor når slutet av sin existens då kärnfusionen avklingat genom bränslebrist. De fick sitt namn eftersom de tidigaste exemplen som hittats var förvånansvärt heta och glödde vitt/ljusblått. 

Ny forskning  av Mark Hollands, Warwick Prize Fellow i Astronomy and Astrophysics Group, University of Warwick,beskriver att. ”Det visar sig att dessa otroligt täta stjärnor kan producera helt andra färger som ingen förväntade sig, och några av dem överraskade mig verkligen.”. I den nya studien (se nedan)  beskrivs att om vi kunde se dem på nära håll skulle vissa vita dvärgstjärnor lysa i färger som grönt, rosa, cyan, gult och lila.

Nyckeln till färgerna är densitet. De kallaste vita dvärgarnas atmosfärer kan väga runt 1 gram per kubikcentimeter, ungefär samma densitet som vatten och miljontals gånger tätare än solens fotosfär. Under dessa förhållanden interagerar eventuella spårämnen, såsom kol, kalcium och natrium, med det omgivande täta heliumplasmat och absorberar ljus över ett bredare färgspektrum än de skulle göra vid lägre densiteter. 

Det mest slående exemplet är den vita dvärgen  WD J1330+6435 som har en temperatur av ungefär 4 000 grader Celsius och har samlat in stenigt material med gravitation från sitt planetsystem. Detta har berikat dess atmosfär med kalcium, litium och natrium vilket ger den ett chartreusegrönt utseende. I den motsatta extremfärgen identifierade teamet vad som kan vara den rödaste stjärnan som någonsin registrerats. Den vita dvärgen WD J1011+2845  en närliggande vit dvärg 48 ljusår från jorden vilken  har en djup konvektionszon som har lyft kol från sin kärna till sin yta. De resulterande kolmolekylerna förvränger stjärnans ljus så kraftigt att nästan allt  pressas in i våglängder bortom 600 nanometer, vilket ger en djup laxrosa glöd som inte liknar något som ses hos en ordinär stjärna

Studien, är publicerad tidskriften RAS Techniques andInstruments (RASTI) titel ‘Any colour you like: The diverse chromaticities of white dwarfs’.

Dolda planetbildande strukturer i de minsta dammskivorna

 

Bild ALMA telekopets bilder av de 11 kompakta planetbildande skivorna som observerats i Lupus-stjärnbildningsområde  som finns i stjärnbilden Vargen. Med hjälp av den högsta vinkelupplösningen som finns tillgänglig med ALMA teleskopet i Chile och en våglängd av cirka 0,9 millimeter avslöjade astronomer tidigare dolda strukturer i flera av de små skivorna runt stjärnor där planeter bildas. Den nedre högra panelen visar banorna för jorden, Mars, Jupiter och Saturnus samt asteroidbältet för jämförande skala. Jämförelsen illustrerar hur dessa observationer av planetbildning på avstånd jämförbara med de inom vårt eget solsystem. Varje vit skala står för två astronomiska enheter; en astronomisk enhet är det genomsnittliga avståndet mellan jorden och solen. Källa: P. Curone et al. – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Med hjälp av ALMAs exceptionellt skarpa syn har astronomer upptäckt ringar, glipor och håligheter i extremt kompakta skivor runt unga stjärnor. Observationerna visar att planetbildningsstrukturer sträcker sig in i områden jämförbara i storlek med det inre av solsystemet vilket tyder på att många små skivor kan ha sett släta ut helt enkelt för att deras detaljer är för små för att lösas upp i teleskopet.

Några av de mest slående bilderna från Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) visar unga stjärnor omgivna av breda gas- och dammskivor uppdelade i svåröverblickade ringar och glipor. Dessa strukturer kan innehålla fast material och markera platser där planeter bildas.

Astronomer har mestadels sett dessa spektakulära strukturer i stora, ljusa skivor. Mycket mindre skivor har ofta sett släta och utan kännetecken av strukturerut vilket väcker frågan om de utvecklats olika eller om deras strukturer helt enkelt varit för små för att se.

Ett team lett av Pietro Curone från CATA (Center for Astrophysics and Associated Technologies) och Universidad de Chile, tillsammans med Gijs Mulders från Pontificia Universidad Católica de Chile, Nienke van der Marel vid Leidenobservatoriet och Laura Pérez vid Universidad de Chile, har nu lyckats få en mycket närmare titt.

Med hjälp av ALMA i dess mest utsträckta antennkonfiguration observerade astronomerna 11 extremt kompakta protoplanetära skivor i Lupus-stjärnbildningsområde. Observationerna, gjorda i ALMA-band 7 vid en våglängd på cirka 0,9 millimeter, nådde en vinkelupplösning på ungefär 0,02 bågsekunder. Vid Lupus. Ett avstånd som motsvarar skalor på ungefär två astronomiska enheter, eller dubbelt så långt som genomsnittet mellan jorden och solen. Detta är den högsta vinkelupplösningen som för närvarande finns tillgänglig med ALMA vid denna våglängd.

Vid den upplösningen började flera skivor avslöja dolda detaljer. Teamet upptäckte tydliga understrukturer inom 10 astronomiska enheter av centralstjärnan i fyra av de 11 skivorna och fann indikationer på liknande egenskaper i ytterligare tre av dem. I ett system, Sz 112, upplöste ALMA en central hålighet i skivan som sträckte sig till endast 1,6 astronomiska enheter från stjärnan.

"Under lång tid såg de minsta skivorna mycket enklare ut än de stora, spektakulära skivor som ALMA gjorde berömda. Det vi finner är att åtminstone en del av den skillnaden var en illusion orsakad av upplösning," förklarar Curone. "När vi zoomar in tillräckligt långt börjar ringar, glipor och håligheter uppstå, även i dessa små system."

"Den centrala frågan för oss var om små skivor verkligen saknar struktur, eller om deras egenskaper helt enkelt låg utanför vår upplösningsgräns," förklarar medförfattaren Mulders. "För att svara på det jämförde vi de nya observationerna av kompaktdiskar med tidigare ALMA-studier av planetbildande skivor."

Jämförelsen visade ett starkt beroende av hur väl en skiva hade upplösts i teleskopet. Bland skivor som observerats med tillräcklig upplösning för att pålitligt avslöja struktur, upptäcktes understrukturer i cirka 44 % av extremt kompakta skivor med radier mellan 3 och 10 astronomiska enheter och i cirka 55 % av skivor mellan 10 och 30 astronomiska enheter. För skivor större än 30 astronomiska enheter stiger upptäcktsgraden över 90%.

Resultatet tyder på att den tidigare rapporterade bristen på ringar och glipor i små skivor åtminstone delvis drevs av otillräcklig vinkelupplösning snarare än av frånvaro.

Strukturerna är viktiga eftersom damm i en protoplanetär skiva inte bara stannar kvar där den blev till. Fasta partiklar tenderar att förlora rörelsemängdsmoment och driva inåt mot stjärnan. Utan någon mekanism för att bromsa den migrationen skulle millimeterstora korn kunna försvinna från den yttre skivan mycket snabbare än skivans bestående tid.

Ringar och glipor kan signalera förändringar i gastrycket vilket fångar  in  partiklar. Genom att bromsa eller stoppa inåtdrivande drift kan dessa tryckfällor bevara koncentrationer av fast material och skapa gynnsamma platser för planeters tillväxt.

"Våra nya ALMA-observationer tyder på att sådana fällor bara kan existera inom några få astronomiska enheter från unga stjärnor, även i extremt kompakta skivor," beskriver medförfattaren till studien van der Marel. 

"Om planeter är ansvariga för några av dessa luckor kan vi se signaturer från relativt lågmassaplaneter medan de fortfarande bildas, på omloppsavstånd som tidigare varit mycket svåra att nå," tillägger Curone.

Teamet påtalar att ringar, glipor och håligheter i sig inte är direkta upptäckter av planeter. Flera fysiska mekanismer kan skapa struktur i protoplanetära skivor och de nuvarande observationerna utesluter inte helt icke-planetära förklaringar. Författarna finner att ett planetärt ursprung är förenligt med de strukturer som upptäckts i flera skivor men ytterligare observationer behövs för att avgöra vad som kan orsaka dem.

Observationerna avslöjade också en annan överraskning. Två av de till synes kompakta systemen, Sz 73 och Sz 130, har svaga ringar som sträcker sig långt bortom deras ljusa centrala skivor. Fyra ytterligare system visar preliminära tecken på liknande yttre utsläpp. Detta väcker möjligheten att vissa skivor som klassificeras som mycket små kan ha mer utsträckt material som har förblivit dolt eftersom det är svagt och därmed svårt att se.

Tillsammans pekar resultaten mot en mer kontinuerlig bild av protoplanetära skivor. Stora och kompakta skivor kan dela många av samma grundläggande strukturer och fysiska processer.

Genom att lösa upp egenskaper som bara är några få astronomiska enheter tvärs över börjar ALMA överbrygga gapet mellan observationer av planetbildande skivor och arkitekturen hos färdiga planetsystem. Framtida högupplösta observationer av fler kompakta skivor, vid olika våglängder och med spårämnen av både damm och gas kommer att hjälpa till att avgöra hur vanliga dessa dolda strukturer är och om de verkligen markerar bildningsplatserna för de planeter som så småningom kommer att växa fram i dem.

Denna forskning finns i "Probing Planet Formation within 10 au: Dust Substructures in Extremely Compact Protoplanetary Disks2" av P. Curone et al. i Astrophysical Journal Letters.