Yngre stjärnor har ett moln av dammiga skräp som omger dem, kallas en circumstellar-skiva. Den här disken är material som är kvar från stjärnans bildning, och det är utanför detta material som planeter bildar. Men forskare som använder Hubble har studerat en enorm dammstruktur cirka 150 miljarder mil över. Kallas en exo-ring och denna nybild avbildad struktur är mycket större än en circumstellar-skiva, och den stora strukturen omsluter den unga stjärnan HR 4796A och dess inre circumstellar-skiva.
Att upptäcka en dammstruktur runt en ung stjärna är inte ny, och stjärnan i detta nya papper från Glenn Schneider från University of Arizona är förmodligen vårt mest (och bäst) studerade exoplanetära skräpsystem. Men Schneiders papper, tillsammans med att fånga denna nya enorma dammstruktur, verkar ha avslöjat en del av samspelet mellan kropparna i systemet som tidigare har döljts.
Schneider använde Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) på Hubble för att studera systemet. Systemets inre skiva var redan välkänd, men att studera den större strukturen har visat mer komplexitet.
Ursprunget till denna stora struktur av dammiga skräp är troligt kollisioner mellan nybildande planeter i den mindre inre ringen. Tryck utåt från stjärnan HR 4769A drev sedan dammet utåt i rymden. Stjärnan är 23 gånger mer lysande än vår sol, så den har den nödvändiga energin för att skicka dammet så stort avstånd.
Ett pressmeddelande från NASA beskriver denna enorma exo-ringstruktur som ett "munkformat innerrör som fick en lastbil." Den sträcker sig mycket längre i en riktning än den andra och ser ut klämd på ena sidan. Uppsatsen presenterar ett par möjliga orsaker till denna asymmetriska förlängning.
Det kan vara en bågvåg orsakad av värdstjärnan som reser genom det interstellära mediet. Eller så kan det vara under gravitationspåverkan av stjärnans binära följeslagare (HR 4796B), en röd dvärgstjärna som ligger 54 miljarder miles från primärstjärnan.
”Dammfördelningen är ett tydligt tecken på hur dynamiskt interaktivt det inre systemet som innehåller ringen är”. - Glenn Schneider, University of Arizona, Tucson.
Den asymmetriska naturen hos den stora exo-strukturen pekar på komplexa interaktioner mellan alla stjärnor och planeter i systemet. Vi är vana vid att se strålningstrycket från värdstjärnan forma gasen och dammet i en kringliggande skiva, men den här studien ger oss en ny nivå av komplexitet att redogöra för. Och att studera detta system kan öppna ett nytt fönster i hur solsystem bildas över tid.
”Vi kan inte behandla exoplanetära skräpsystem som helt enkelt att vara i isolering. Miljöeffekter, såsom interaktioner med det interstellära mediet och krafter på grund av stellar-kamrater, kan ha långsiktiga konsekvenser för utvecklingen av sådana system. De grova asymmetrierna i det yttre dammfältet säger att det finns många krafter i spelet (utöver bara värdstjärnans strålningstryck) som rör materialet runt. Vi har sett effekter som detta i några få andra system, men här är ett fall där vi ser ett gäng saker på gång på en gång, ”förklarade Schneider vidare.
Uppsatsen tyder på att placeringen och ljusstyrkan för mindre ringar i den större dammstrukturen sätter begränsningar för planeternas massor och banor i systemet, även om planeterna själva inte kan ses. Men det kommer att kräva mer arbete för att bestämma med någon specificitet.
Detta papper representerar en förfining och framsteg av Hubbles bildfunktioner. Författarens författare är hoppfull att samma metoder som används i denna studie kan användas på andra liknande system för att bättre förstå dessa större dammstrukturer, hur de bildar och vilken roll de spelar.
Som han säger i tidningens slutsats: ”Med många, om inte de flesta, tekniska utmaningar som nu förstås och hanteras, bör denna förmåga användas till fullo, före HST-uppdraget, för att skapa en arv från de mest robusta bilderna av högprioriterade exoplanetära skräpsystem som en möjlig grund för framtida utredningar inom exoplanetär systemvetenskap. ”
