Med nya instrument fyller astronomer i alla bitar som hjälper till att förklara hur planeter bildas av utökade skivor av gas och damm kring nyfödda stjärnor. Men astronomer har hittat en proto-planetarisk disk som vägrar växa upp. Den är 25 miljoner år gammal och har fortfarande inte gjort övergången till planeter. Lee Hartmann är med Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, och huvudförfattaren på tidningen som tillkännager fyndet.
Lyssna på intervjun: Planetary Disk That vägrar att växa upp (6 MB)
Eller prenumerera på Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Du har hittat den äldsta planetdisken. Kan du ge mig en känsla av hur ovanligt detta är?
Lee Hartmann: Det här handlar om den äldsta planet- eller protoplanetära disken. Den äldsta som vi hittat tidigare var något som 10 miljoner år gammal, så det är ungefär 2 till 2,5 gånger så gammalt som allt vi hittat tidigare.
Fraser: Var det en stor överraskning att hitta något så gammalt?
Hartmann: Ja, det verkar som att hälften eller fler av stjärnorna har någon slags utökad dammig skiva med något som skulle göra planeter. Vid en ålder av ungefär en miljon år eller så. Och sedan på 10 miljoner år eller så är du nöjd med 10% av alla stjärnor eller kanske till och med mindre än så. Så att hitta denna sak vid två gånger åldern var verkligen ganska anmärkningsvärt. Vi trodde att vi med 20 miljoner år verkligen skulle vara noll för allt som fortfarande hade damm runt det som liknade en planetskiva.
Fraser: Vad kan hålla disken stabil så länge?
Hartmann: Det är inte riktigt klart. Det centrala systemet i detta fall är faktiskt en nära binär stjärna och så det är möjligt - till skillnad från en enda stjärna i vårt solsystem - det finns två, nästan lika massstjärnor som kretsar runt i en mycket nära bana och även om något är storleken på någonstans mellan Merkurius omloppsbana och Venus 'omloppsbana; något så stort. Det kan vara en typ av ostörande saker eftersom varje stjärna har sin egen tyngdkraft, och när de rör sig runt kan de tappa upp skivan och agitera partiklarna. Vad vi tror händer för att skapa planeter är att dammet, de små dammkaninerna, slags sticker elektrostatiskt i små små klumpar och sedan blir det större och större. Och det gör stenar, och sedan gör det saker som är mer som asteroider och slutligen planeter. Och planetformningsstadiet är det som verkligen rensar ut allt detta damm. Och så den processen anses vara mycket ömtålig och saker som slår sig ner över tidsskalor från tusentals till miljoner år. Det är möjligt att om du tappar upp den lite, håller partikeln upphängd så klarar de inte så bra ihop och går inte igenom resten av planetbildningsprocessen som de flesta andra stjärnor gör.
Fraser: Hur vanligt skulle något liknande vara? Eftersom detta är den äldsta som hittades, tror du att det finns andra i närheten, eller är det bara en total fluke?
Hartmann: Det är svårt att föreställa sig att det bara finns en av dessa saker i galaxen, än mindre hela universum. Men detta måste vara en mycket sällsynt händelse så långt vi kan säga. Vi kan se stora grupper av stjärnor som är 30 miljoner år gamla, 50 miljoner år gamla, 100 miljoner år gamla, och de har inte hittat något liknande i flera hundratals eller till och med tusentals stjärnor totalt. Det är förmodligen 1 av 1000, kanske, eller något liknande. Det är något som jag skulle gissa, men det är svårt att veta. Vi tittade inte nog noggrant på dessa saker. Det har vi inte kunnat göra förr nyligen. Spitzer-rymdteleskopet har bara så mycket mer känslighet än något annat vi kunde göra tidigare. Det har bara gjorts faktorer hundratusentals gånger vår förmåga att upptäcka svaga källor som den här saken är. Vi tar bara de första babystegen för att utforska vad som finns där ute och i vårt eget grannskap. Med Spitzer-teleskopet börjar de titta på några av dessa andra kluster, de bekräftar att dubbelt så hög som åldern för detta system, mindre än 1 av 1000 är så. Det är verkligen ett ganska unikt system. Vi måste ha fångat det under vissa speciella omständigheter.
Fraser: Tror du att det skulle kunna pågå i miljoner och miljoner år till. Är det fortfarande en tidig ålder för det?
Hartmann: Det här är något som vi inte förstår så bra. Och en av orsakerna till att studera dessa typer av system är att vi verkligen behöver mycket hjälp för att förstå fysiken i detta. Fysiken i hur planeter bildas av i grund och botten dammkaniner till att börja med. Det är bara en så komplicerad process, och det finns alla slags saker som vi inte riktigt förstår att vi verkligen behöver ha fler undersökningar av dessa saker. Jag vet inte riktigt vad som kommer att hända med det här systemet. Min egen åsikt är att den förmodligen inte kommer att fortsätta och koagulera till planeter om den inte redan har gjort det. Teorin antyder att det finns en slags tröskel som du måste uppfylla. Du måste ha tillräckligt med saker för att få det att hända, för att verkligen komma över bulten att skapa större kroppar som sedan kan sopa upp allt mindre damm och rensa ut disken. Om du aldrig nått den tröskeln kan du kanske inte skapa några planeter. Min gissning är att det kanske bara peter ut, och några av dammkornen kommer antingen att blåsa ut eller spiral in långsamt in i stjärnan och det är slutet på det, men vi förstår inte riktigt.
Fraser: Har planetformningsskivor sett runt binära system tidigare?
Hartmann: Ja, om jag bara kan kvalificera mig för att säga att vi antar att dessa diskar gör planeter. Vi har inte riktigt haft den fulla rökpistolen att säga att dessa dammiga diskar faktiskt gör planeter. Jag tror att det är en mycket stark sannolikhet eftersom vi ser allt detta distribuerade damm kring mycket unga stjärnor och sedan är det allt borta. Vi vet att vi måste koagulera allt damm och få små saker och lägga det i stora saker för att skapa planeter. Så det är antagandet som vi gör, men jag ville bara säga att vi faktiskt inte har anslutit punkterna i frågan.
Fraser: Rätt, så har skivor sett runt binära system som det här?
Hartmann: Ja, det har de. Det här problemet är att du i princip inte kan ha hårddisken i samma storlek som den binära banan. Den andra stjärnan sväljer bara upp allt damm eller förångar det eller blåser bort det. Å andra sidan, om du har en mycket bred binär, om du har något där den andra stjärnan är väldigt långt, kan du ha en skiva väl inuti den binären och den vet inte att det finns en annan stjärna som kretsar runt. Vi kretsar runt solen, och Jupiter är ute på flera astronomiska enheter, och det gör bara små störningar på jordens omloppsbana. På liknande sätt kan du ha ett system där de två stjärnorna är relativt nära varandra och disken ligger långt utanför området. Och så på den disken ser det nästan ut som att det finns en enda stjärna. Det är inte exakt så för att de två stjärnorna kretsar runt så allvaret tappar upp det lite. Men det är inte så långt borta från att bara ha ett enda objekt. Så så länge disken antingen är mycket större än den binära eller mindre än den binära, är du okej. Om disken är mycket större än den binära, kan den dock vara så ansträngande och så spridd att den aldrig verkligen koagulerar effektivt till planeter. Det är något vi skulle förutsäga, men det är inte något som vi kan visa på observationer ännu.
Fraser: Har du lite följ på observationer som planeras för detta?
Hartmann: Det jag tror att vi skulle vilja försöka göra är att få längre observationer på våglängden för att se var disken slutar, för i denna uppsättning observationer säger vi i princip att det finns en disk, men vi vet inte hur stort är det. Frågan är, finns det något utanför detta system som också kan störa disken. Det kan till och med vara ett trippelsystem för allt vi vet, med en mycket bredare kompanjon som är lågmassa och vi inte har sett. Och det kan verkligen vara att ta bort det och förhindra att disken låter planeterna koagulera, åtminstone. Och det andra vi försöker göra är att vi försöker identifiera andra system som detta som också är 20 miljoner år, 30 miljoner år gamla. Om vi kan hitta fler av dessa saker, bara för att se hur vanliga de är, och om de är alla binärer, eller vad som är speciellt med dem som gör att de kan hålla så länge. I grund och botten, vad vi försöker göra är att se processen hur en disk förvandlas till planeter, men det tar naturligtvis miljoner år, så du kan inte följa det igenom - åtminstone kan jag inte följa den igenom. Det är som att ta en stillbild av en befolkning. Du har gamla människor och ungdomar och bebisar och så vidare. Och du försöker dra slutsatsen hur utvecklingen går från att sätta ihop de olika bitarna. Och då är vissa människor starka eller bättre närade, och de har en annan kultur eller vad som helst, och du försöker se vilka olika effekter som har på befolkningen från den ögonblicksbilden. Att försöka hitta andra system som är så här är ett sätt att göra experimentet för att se vad som händer om du har en mycket bredare binär, eller vad som händer om det är en annan massstjärna i mitten. Vi kan egentligen inte göra experimentet, men om vi hittar tillräckligt med olika slags objekt som detta, så har naturen gjort experimentet på olika platser, och vi behöver bara gå ut och titta på det.
Upptäckten tillkännagavs ursprungligen i Space Magazine den 19 juli 2005.
