Omkring mange typer stjerner er fjerne gasgigantplaneter sjældne og foretrækker at klæbe sig tæt på deres moderstjerner. Virkningen på teorier om planetdannelse kan være betydelig.
At finde ekstrasolære planeter er blevet så almindeligt, at det ser ud til, at astronomer blot er nødt til at slå op, og en anden verden opdages. Resultater fra Gemini Observatory's for nylig afsluttede Planet-Finding-kampagne - den dybeste, mest omfattende direkte billeddannelsesundersøgelse til dags dato - viser det enorme afgrænsende orbitalrum omkring mange typer stjerner er stort set blottet for gas-gigantiske planeter, som tilsyneladende har tendens til at bo tæt til deres overordnede stjerner.
”Det ser ud til, at gas-gigantiske eksoplaneter er som at klæbe afkom,” siger Michael Liu fra University of Hawaiis Institut for Astronomi og leder af Gemini Planet-Finding-kampagnen. ”De fleste har tendens til at afvise orbitalzoner langt fra deres forældre. I vores søgning kunne vi have fundet gasgiganter ud over orbitalafstande svarende til Uranus og Neptune i vores eget solsystem, men vi fandt ingen. ”Kampagnen blev gennemført ved Gemini South-teleskopet i Chile med støtte til finansiering af team fra National Science Foundation og NASA. Kampagnens resultater, siger Liu, vil hjælpe videnskabsmænd med bedre at forstå, hvordan gasgigantplaneter dannes, da planeternes orbitalafstande er en nøglesignatur, som astronomer bruger til at teste teoretiske exoplanetdannelser.
Kunstnerens gengivelse af et muligt exoplanetært system med en gas-gigantisk planet, der kredser tæt på sin moderstjerne, som er mere massiv end vores sol. Kunstværk af Lynette Cook. Kredit: Gemini Observatory / AURA
Eric Nielsen fra University of Hawaii, der leder en ny artikel om kampagnens søgning efter planeter omkring stjerner, der er mere massiv end Solen, tilføjer, at resultaterne har konsekvenser ud over de specifikke stjerner, der er taget af teamet. ”De to største planeter i vores solsystem, Jupiter og Saturn, er hængende tæt på vores sol inden for 10 gange afstanden mellem Jorden og Solen,” påpeger han. "Vi fandt, at denne mangel på gas-gigantiske planeter i fjernere bane er typisk for nærliggende stjerner over en lang række masser."
To yderligere artikler fra kampagnen offentliggøres snart og afslører lignende tendenser omkring andre stjerner af stjerner. Dog er det ikke alle gas-gigantiske eksoplaneter, der kaster sig så tæt på hjemmet. I 2008 anvendte astronomer Gemini North-teleskopet og W.M. Keck-observatoriet på Hawaiis Mauna Kea tog de første nogensinde direkte billeder af en familie af planeter omkring stjernen HR 8799 og fandt gas-gigantiske planeter ved store orbitaladskillelser (ca. 25-70 gange afstanden mellem Jorden og Solen). Denne opdagelse kom efter kun at have undersøgt nogle få stjerner, hvilket antydede, at sådanne gigantiser med stor adskillelse kunne være almindelige. De seneste Gemini-resultater, fra en meget mere omfattende billedsøgning, viser, at gasgigantplaneter i sådanne afstande faktisk er ualmindelige.
Liu opsummerer situationen på denne måde: ”Vi har kendt i næsten 20 år, at der findes gas-gigantiske planeter omkring andre stjerner, i det mindste kredser rundt i nærheden. Takket være spring i direkte billeddannelsesmetoder kan vi nu lære, hvor langt væk planeter typisk kan opholde sig. Svaret er, at de normalt undgår betydelige områder af fast ejendom omkring deres værtsstjerner. De tidlige fund, ligesom HR 8799, skrævede sandsynligvis vores opfattelse. ”
Holdets andet nye papir udforsker systemer, hvor støvskiver omkring unge stjerner viser huller, som astronomer længe har mistænkt for at er ryddet af tyngdekraften i kredsløb om planeter. ”Det giver mening, at hvor du ser affald ryddet, at en planet ville være ansvarlig, men vi vidste ikke, hvilke typer planeter der muligvis kan forårsage dette. Det ser ud til, at i stedet for massive planeter, kunne mindre planeter, som vi ikke kan registrere direkte, være ansvarlige, ”sagde Zahed Wahhaj fra European Southern Observatory og hovedforfatter på undersøgelsens papir om støvede diskstjerner. Endelig ser det tredje nye papir fra holdet de meget yngste stjerner tæt på Jorden. ”Et yngre system skal have lysere, lettere at opdage planeter,” ifølge hovedforfatter Beth Biller fra Max Planck Institute for Astronomy.
”Omkring andre stjerner har NASAs Kepler-teleskop vist, at planeter, der er større end Jorden og inden for Kvikksølvens bane, er rigelige,” forklarer Biller. ”NICI-kampagnen demonstrerer, at gasgigantplaneter ud over afstanden af Neptuns bane er sjældne.” Den snart leverede Gemini Planet Imager vil begynde at bygge bro over dette hul, der for første gang afslører, hvor almindelig kæmpe planeter er i baner, der ligner gasgigantplaneterne i vores eget solsystem.
Observationerne for kampagnen blev opnået med Gemini-instrumentet kendt som NICI, den næsten-infrarøde Coronagraphic Imager, som var det første instrument til et 8-10 meter-teleskop designet specielt til at finde svage ledsagere omkring lyse stjerner. NICI blev bygget af Doug Toomey (Mauna Kea Infrarød), Christ Ftaclas og Mark Chun (University of Hawai‘i) med finansiering fra NASA.
De to første artikler fra kampagnen er blevet accepteret til offentliggørelse i The Astrophysical Journal (Nielsen et al. Og Wahhaj et al.), Og det tredje papir (Biller et al.) Vil blive offentliggjort senere i sommer.
via Gemini Observatory