Hur planeter bildas är en av de viktigaste frågorna inom astronomi. Men detta är en svår uppgift i bästa fall med tanke på de iakttagande avstånden. "Detta är ett enormt ämne med många utmaningar," sa David Wilner från Harvard-Smithsonian Center for Astronomy vid sitt föredrag vid American Astronomical Society-mötet denna vecka. "Men under de senaste decennierna med observationer av närliggande stjärnsystem har vi kommit till en grundläggande översikt över processen för bildning av solsystemet."
Det finns ett par hinder att övervinna när man studerar protoplanetära diskar. För det första är huvuddelen av skivmassan kall och mörk, eftersom det molekylära väte inte strålar. Dessa områden undersöks endast genom ett par mindre beståndsdelar: termisk emission från damm och spritt ljus från stjärnan.
För det andra är mängden "grejer" astronomer tittar på faktiskt ganska liten. Vanligtvis är mängden protoplanetärt material ungefär 1/100: e massan av stjärnan, och cirka 1/4000: e grad på himlen.
Genom observationer av många system med flera teleskop kan vi se dessa skivsystem i olika våglängder i ett försök att se både stjärn- och skivkomponenterna. Wilner sa att det finns två egenskaper som är särskilt viktiga att veta: Diskmassor i allmänhet, eftersom ljusstyrkan är direkt proportionell mot massan, och den andra är diskens livslängd. Från nuvarande kunskap sprids dammskivan med 50% på 3 miljoner år och 90% med 5 miljoner år.
Som ett exempel diskuterade Milner Rho Ophiuchi-nebulan (bilden ovan), belägen nära konstellationerna Scorpius och Ophiuchus, cirka 407 ljusår bort från jorden.
”Rho Oph-molnet är spektakulärt, med vackra mörka regioner som är kolumner med gas och damm som släcker bakgrundens stjärnfält. Detta är materialet som bildar stjärnor och planeter. ”
Wilner sa att stegen i bildandet av solsystemet är som följer: först bildandet av en primordial proto-stjärnskiva, sedan den protoplanetära skivan och sedan skräpskivan i ett planetsystem.
Men de viktigaste problemen i vår förståelse ligger i att astronomer ännu inte har sett alla stegen i denna process och inte kan bevisa direkt att dessa tidiga skivor fortsätter att bilda planeterna. Det finns flera ledtrådar, till exempel att det bildas luckor i dammet kring materialklumpar, liknande gapen i Saturnusringar runt månar.
Under de senaste 15 åren har protoplanetära skivor studerats med olika interferometrar vid Keck-observatoriet på Mauna Kea vid olika våglängder från 0,87 mikron till 7 mm. Och de senaste fem åren har Spitzer Space Telescope lånat ut sina infraröda förmågor för att öka vår kunskap till vår nuvarande förståelse. Men snart kan ett nytt teleskop i den höga chilenska öknen ge den upplösning som krävs för att ge en glimt på inte bara luckorna i skivorna, utan ett nytt fönster om hur material kring framväxande planeter kan bilda månar. Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) fungerar med våglängder mellan 0,3 och 9,6 millimeter.
Wilner ser uppenbarligen fram emot att sätta observationsfunktioner i denna matris i arbete. Planerad att vara klar 2012 kommer ALMA att hjälpa till att fylla i "luckorna" i vår kunskap om planetbildning.
Källa: AAS Mötespresentation, med förtydligande från Chris Lintott
