Skillnaden mellan planeters och stjärnors bildande

 

Bild https://science.nasa.gov  Exoplanet 29 Cygni b (finns 69 ljusår från oss i stjärnbilden Svanen) som ses i denna konstnärs koncept, är en gasjätte som väger ungefär 15 gånger mer än Jupiter. Astronomer studerade 29 Cygni b med NASAs James Webb Space Telescope. De fastställde att den troligen bildades genom ackretion (insamling av materia från den protoplanetära skivan runt sin sol 29 Cygni) snarare än diskfragmentering (Diskfragmentering är en process där den gasskiva protoplanetär skiva som omger en ung stjärna fragmenteras, eller splittras, på grund av gravitationsinstabilitet.). Illustration: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Planeter, som de i vårt solsystem, bildas i en underifrån och upp process där små bitar av sten och is klumpar ihop sig och växer sig större över tid. Men ju tyngre planeten är desto svårare är det att förklara dess bildning på det sättet.

Astronomer använde NASAs James Webb Space Telescope för att undersöka 29 Cygni b, ett objekt ungefär 15 gånger massivare än Jupiter som  kretsar runt en närliggande stjärna. De fann flera bevis för att 29 Cygni b faktiskt bildades ur denna process (se bildtext) vilket gav nya insikter om hur de tyngsta planeterna likväl kan uppstå. 

Planetbildningsprocessen förstås i stort sett ske inom gigantiska protoplanetära skivor av gas och damm runt stjärnor så kallad ackretion. Damm klumpas ihop till småstenar som kolliderar och växer sig större och större och bildar protoplaneter och så småningom planeter. De största samlar sedan gas och bli gasjättar som Jupiter. Då det tar längre tid för gasjättar att bildas och skivan av planetbildande material så småningom avdunstar och försvinner får planetsystem många fler små planeter än stora planeter.

I kontrast bildas stjärnor när ett enormt gasmoln splittras och varje bit kollapsar under sin egen gravitation och blir mindre och tätare. En liknande fragmenteringsprocess skulle teoretiskt kunna ske inom protoplanetära skivor också. Det kan förklara varför vissa mycket massiva objekt finns miljarder mil från sina stjärnor i områden där protoplanetärskivan borde ha varit för tunn för att ackretion skulle kunnat ske.

29 Cygni b ligger på gränsen mellan vad som kan förklaras av dessa två olika mekanismer. Den väger 15 gånger mer än Jupiter och kretsar runt sin sol på ett genomsnittligt avstånd av 2,4 miljarder kilometer ungefär lika långt som Uranus är från vår sol Forskarteamet riktade in sig på det eftersom 29 Cygni b potentiellt kunde vara resultatet av båda processerna. Teamet var osäkert på vilken av de två processerna som bildat gasjätten använde också en markbaserad optisk teleskoparray kallad CHARA (Center for HighAngular Resolution Astronomy) för att avgöra om planetens bana är i linje med stjärnans rotation. De bekräftade den justeringen, vilket skulle förväntas för ett objekt som bildats från en protoplanetär skiva (ackretion).

"Vi kunde uppdatera planetens bana och observerade även värdstjärnan för att bestämma dess orientering i förhållande till den banan," beskriver Ash Messier, medförfattare och doktorand vid Johns Hopkins University. "Vi visade att planetens lutning är väl justerad med stjärnans rotationsaxel, vilket liknar det vi ser för planeterna i vårt solsystem."

"Sammantaget tyder dessa bevis starkt på att 29 Cygni b bildades ur och i en protoplanetär skiva genom snabb ackretion av metallrikt material, snarare än genom gasfragmentering," beskriver William Balmer från Johns Hopkins University och Space Telescope Science Institute. "Med andra ord, den bildades som en planet och inte som en stjärna."

En artikel som beskriver forskningens resultat publicerades nyligen  i The Astrophysical Journal Letters.

Nu har äntligen ett kluster med medelålders stjärnor upptäckts och detta i stjärnbilden Skölden

 

Gamla (1miljard till 10 miljard år) och unga stjärnor (25 eller yngre till 100 miljoner år) är vanliga men medelåldersstjärnor (100 miljoner till 1 miljard år) har saknats länge.

Öppna kluster består av grupper av stjärnor som bildades under samma tid och som rör sig tillsammans, bundna av gravitation.

Ett internationellt team av astrofysiker från Stellar Astrophysics Group vid University of Alicante (UA), Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) och University of Valparaíso (Chile) har upptäckt ett massivt kluster av stjärnor i medelåldern i riktning mot stjärnbilden Skölden (Scutum).  Stjärnor runt 100 miljoner till 1 miljard år gamla. En åldersgrupp som är ovanlig att finna. De flesta stjärnor vi känner till är 1 till 10 miljarder år gamla. Utöver det ett antal som är ca 25-100 miljoner år och yngre.

Detta kluster som nu upptäckts har fått namnet Valparaíso 1 och finns cirka sju tusen ljusår från solen här finns minst femton tusen stjärnor. Upptäckten har möjliggjorts genom att observationer har kombinerats från ESA: s Gaia-satellit med olika markbaserade teleskop där ex iIsaac Newton Telescope vid Roque de los Muchachos Observatory (Garafía, La Palma, Kanarieöarna) ingått.

Resultatet har publicerats i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). Kluster av detta slag gör dem till naturliga laboratorier att studera stjärnors fysik och liv i för astronomer. Ju fler stjärnor det finns i ett kluster, desto mer användbart är det eftersom det större urvalet ger en bättre möjlighet att finna stjärnor i mindre vanliga evolutionära faser.

 

Astronomer söker efter de mest massiva klustren i vår galax, de med över tio tusen stjärnor. Fram till för tjugo år sedan trodde man att dessa kluster endast bildats i avlägsna galaxer med särskilda egenskaper. Men tack vare nutida sökningar känner vi nu till ett dussintal mycket unga massiva kluster (några mindre än 25 miljoner år gamla) och några mycket gamla (flera miljarder år gamla).

Men det har inte hittats några massiva kluster som är klassificerade som medelålders och man visste länge inte om det berodde på att dessa inte existerade eller om de ännu inte hade hittats. " Valparaíso 1 är dock ett kluster med medelålders stjärnor som innehåller dussintals stjärnor som är tillräckligt ljusa för att kunna observeras genom ett amatörteleskop. Men tyvärr går mestadels av klustrets stjärnors sken förlorat då det framför dem och oss finns  stjärnor som inte tillhör klustret men som döljer klustrets struktur", förklarar Ignacio Negueruela, forskare vid universitetet i Alicante, artikelns huvudförfattare.

Bild på stjärnbilden Skölden som den kan ses med blotta ögat på södra stjärnhimlen. Bild från Vikipedia.