Astronomer har upptäckt ett solsystem med en ovanligt hög mängd kol; det kan vara i det stadium där de steniga planeterna bildas. NASAs FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer) och Hubble observerade att gas runt stjärnan matchar kompositionen i vårt eget solsystem. Stjärnens intensiva strålning bör driva bort denna gas, men joniserade kolatomer fungerar som en broms för att hålla den innehållande.
Astronomer upptäckte ovanligt höga mängder kol, basen för allt landsliv, i ett barnsolsystem runt den närliggande stjärnan Beta Pictoris, 63 ljusår bort. "I åratal har vi tittat på detta tidigt bildande solsystem som ett som kan gå igenom samma processer som vårt eget solsystem gjorde när de steniga planeterna, inklusive Jorden, bildades," kommenterade huvudförfattaren Aki Roberge, * som började forskning vid Carnegies avdelning för jordmagnetism. ”Men vi fick en stor överraskning - det finns mycket mer kolgas än vi förväntat oss. Något mycket annorlunda pågår. ” Forskningen, som publicerades 8 juni 2006, Nature, antyder att antingen kolrika asteroider eller kometer, till skillnad från något i vårt eget solsystem, har förångats, eller att kroppar som utgasar kolbärande arter som metan bidrar till det nyfikna kolöverskottet .
Dammiga, gasformiga skivor runt stjärnor är födelseplatserna för planetsystem. Carnegie-forskaren Alycia Weinberger, medförfattare till studien, förklarar: ”Eftersom vi inte kan observera vårt eget solsystem som det var för 4,5 miljarder år sedan, tittar vi på unga stjärnor för att lära oss om utvecklingen av planetbildande diskar. I slutändan vill vi förstå miljöer och processer runt andra stjärnor som leder till livets uppkomst. ”
Den nya forskningen möjliggjordes av FUSE - NASA: s Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer - och data från Hubble Space Telescope: s bildspektrografik. Beta Pictoris är nästan dubbelt så mycket som vår sol och mellan 8 och 20 miljoner år gammal. Tidigare studier indikerade att gasen runt stjärnan hade en sammansättning av element som var mycket lik den i vårt eget solsystem. De nya mätningarna markerar "det mest kompletta lageret av gas i alla skräpskivor" och kan radikalt förändra bilden.
"Astronomer har varit förbryllade över själva existensen av den gasformiga disken under en tid", kommenterade Roberge. "Stjärnans strålning bör blåsa bort gasen, så vi borde inte kunna se gas som kretsar runt stjärnan alls." Under lång tid trodde man att det kanske fanns en dold gasmassa, kanske väte, som bromsade utflödet, precis som vatten bromsar en simmare. Nu tror författarna att mysteriumbromsmaterialet är det joniserade kolet (atomer som har tappat en elektron som ger dem en nettopositiv laddning). Joner lockar och stöter varandra på grund av elektrostatisk kraft. Kol blåses inte bort från stjärnan, så det joniserade kolet som ses är mycket bra på att bromsa de andra gasformiga jonerna.
Det som dock inte svarar på uppgifterna är vad som sätter kolet där i första hand. Astronomerna jämförde den elementära sammansättningen av gasen med den från damm från Halley's Comet, en mycket gammal typ av meteorit, och de elementära överflödet av vår sol. "Det stämde inte alls överens," kommenterade Roberge.
Den överraskande kolrika gasen pekar i två möjliga riktningar. Asteroiderna och kometerna som kretsar kring Beta Pictoris kan innehålla stora mängder kolrikt material som grafit och metan. Planeter som bildades av sådana kroppar skulle vara mycket annorlunda än de i solsystemet och kan ha metan-rika atmosfärer, som Titan, en mån av Saturnus. Eller Beta Pictoris-asteroider och kometer kan vara precis som de i vårt solsystem när de var små. Vid den tiden kanske de innehöll mycket mer organiskt material än asteroider och kometer tycks vara idag. Om så är fallet, levererades fler av livets byggstenar till den tidiga jorden än vad man tidigare trodde.
I en kommentar om hur man bestämmer var kolet härstammade, konstaterade Weinberger: ”Om vi kunde ta reda på hur kolrikt dammet nära stjärnan är, vilket kan vara möjligt med framtida stora infraröda teleskoper, skulle vi kunna ta reda på om dammet är ett troligt källan till kolet. " I en uppdelning av en planetesimal skulle alla element som finns i meteoriter produceras, så att dammet skulle matcha det med en meteorit. Dessa kollisioner händer nästan säkert i delen av Beta Pictoris-disken nära stjärnan. Isiga kroppar, ganska långt från stjärnan, kan förlora flyktig metan, men inte vatten. Och detta skulle berika skivan med kol och väte.
Är system som Beta Pictoris vanliga eller sällsynta? Denna information skulle hjälpa forskare att bättre förstå konsekvenserna av det nuvarande arbetet. Beta Pictoris är den överlägset mest studerade disken i sitt slag och den enda där gasen har observerats i så mycket detalj. Denna situation kommer troligtvis att vara fallet fram till framtiden av ett framtida ultraviolett rymdteleskop, eller stora markbaserade teleskopanläggningar som arbetar med radiovåglängder, såsom Atacama Large Millimeter Array, planerad att färdigställas 2012.
Originalkälla: Carnegie News Release
