Hubble-bild av ringen runt Fomalhaut. Bildkredit: Hubble. Klicka för att förstora.
NASA Hubble Space Telescope's mest detaljerade synliga ljusbild som någonsin tagits av en smal, dammig ring runt den närliggande stjärnan Fomalhaut (HD 216956), erbjuder det starkaste beviset ännu att en orubblig och osynlig planet kan drabbas av gravitation på ringen.
Hubble visar entydigt att mitt i ringen är cirka 1,4 miljarder miles (15 astronomiska enheter) från stjärnan. Detta är ett avstånd som är nästan halvvägs över vårt solsystem. Den mest troliga förklaringen, sade astronomer, är att en osynlig planet som rör sig i en elliptisk bana omformar ringen med sin gravitationella drag. Den geometriskt slående ringen, lutad snett mot jorden, skulle inte ha så stor offset om den helt enkelt påverkades av Fomalhauts allvar.
En förskjutning av ringcentret från stjärnan har slutsats från tidigare och längre våglängdsobservationer med submillimeterteleskop på Mauna Kea, Hawaii, Spitzer Space Telescope, Caltechs Submillimeterobservatorium och tillämpar teoretisk modellering och fysiska antaganden. Nu avslöjar Hubbles vassa bilder direkt ringens kompensation från Fomalhaut.
Dessa nya observationer ger starka bevis på att åtminstone ett osynligt planetmassobjekt kretsar runt stjärnan. Hubble skulle ha upptäckt ett objekt större än en planet, till exempel en brun dvärg. "Våra nya Hubble-bilder bekräftar de tidigare hypoteserna som föreslog att en planet störde ringen," sa Paul Kalas från University of California i Berkeley. Ringen liknar vårt solsystemets Kuiper Belt, en enorm behållare med isigt material kvar från bildandet av våra solsystemplaneter.
Observationerna ger insikter om vårt solsystemets bildande år, när planeterna spelade ett spel med rivningsderby med skräpet som återstod från bildandet av våra planeter och gravitativt sprer många föremål över rymden. Vissa isiga material kan ha kolliderat med de inre solsystemets planeter och bevattnat dem med vatten bildat i det kallare yttre solsystemet. Andra skräp kan ha rest utåt och bildat Kuiper Belt och Oort Cloud, ett sfäriskt moln av material som omger solsystemet.
Endast Hubble har den utsökta optiska upplösningen för att lösa att ringens inre kant är skarpare än dess ytterkant, ett tydligt tecken på att ett föremål tappar ut gravitationsmaterial som en plog som rensar bort snö. En annan klassisk signatur av en planets inflytande är ringens relativt smala bredd, cirka 2,3 miljarder miles (25 astronomiska enheter). Utan ett föremål att gravitationsmässigt hålla ringmaterialet intakt, sade astronomer, skulle partiklarna sprida sig mycket bredare.
”Det vi ser i den här ringen liknar det som ses i Cassini-rymdskeppsbilderna av Saturnus smala ringar. På de bilderna är Saturnus månar 'hyrde' ringmaterialet och hindrar ringen från att spridas ut, sade Kalas.
Den misstänkta planeten kan kretsa långt borta från Fomalhaut, inuti dammringens innerkant, mellan 4,7 och 6,5 miljarder miles (50 till 70 astronomiska enheter) från stjärnan. Ringen är 12 miljarder miles (133 astronomiska enheter) från Fomalhaut, som är mycket längre bort än vår yttersta planet Pluto är från solen. Dessa Hubble-observationer upptäcker inte den förmodade planeten direkt, så astronomerna kan inte mäta sin massa. De kommer istället att genomföra datorsimuleringar av ringens dynamik för att uppskatta planetens massa.
Kalas och kollaboratörerna James R. Graham från University of California i Berkeley och Mark Clampin från NASA Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md., Kommer att publicera sina resultat i 23 juni 2005-numret av tidskriften Nature.
Fomalhaut, en 200 miljoner år gammal stjärna, är bara ett spädbarn jämfört med vår egen 4,5-miljoner år gamla sol. Den ligger 25 ljusår bort från solen. Ligger i konstellationen Piscis Austrinus (den södra fisken) är Fomalhaut-ringen tio gånger så gammal som skräpskivor som man tidigare sett runt stjärnorna AU Microscopii och Beta Pictoris, där planeter fortfarande kan bildas. Om vårt solsystem är något exempel, borde planeter ha bildats runt Fomalhaut inom tiotals miljoner år efter stjärnans födelse.
Hubble-bilderna ger också en glimt av den yttre planetariska regionen som omger en annan stjärna än vår sol. Många av de mer än 100 planeter som upptäcks utanför vårt solsystem går i närheten av deras stjärnor. De flesta av de nuvarande planetdetekteringsteknikerna föredrar att hitta planeter som ligger nära deras stjärnor.
”Storleken på Fomalhauts dammring antyder att inte alla planetsystem formas och utvecklas på samma sätt? planetariska arkitekturer kan vara helt annorlunda från stjärna till stjärna, ”förklarade Kalas. "Medan Fomalhauts ring är analog med Kuiper Belt, är dess diameter fyra gånger större än Kuiper Belt."
Astronomerna använde avancerad kamera för undersökningar (ACS) -avsnitt ombord på Hubble för att blockera ljuset från den ljusa stjärnan så att de kunde se detaljer i den svaga ringen.
"ACS: s avsnitt erbjuder hög kontrast, vilket gör att vi kan se ringens struktur mot den extremt ljusa bländningen från Fomalhaut," sade Clampin. ”Denna observation är för närvarande omöjlig att göra vid synliga våglängder utan Hubble Space Telescope. Det faktum att vi kunde upptäcka det med Hubble var oväntat, men imponerande. ”
Kalas och hans kollaboratörer använde Hubble under en femmånadersperiod 2004? 17 maj, 2 augusti och 27 oktober? för att kartlägga ringens struktur. En sida av ringen har ännu inte avbildats eftersom den sträckte sig utöver ACS-kamerans synfält. Astronomerna kommer att använda Hubble igen i sommar för att kartlägga hela ringen. De förväntar sig att de ytterligare Hubble-uppgifterna kommer att avslöja om ringen har några luckor eller inte, vilket skulle ha kunnat ristas ut genom gravitationspåverkan från en osynlig kropp. De längre, djupare exponeringarna kan också visa om ringen har en ännu bredare diameter än för närvarande. Dessutom kommer astronomerna att mäta ringens färger för att bestämma dess fysiska egenskaper, inklusive dess sammansättning.
Tidigare termiska emissionskartor över Fomalhaut visade att den ena sidan av ringen är varmare än den andra sidan, vilket antyder att ringen är utanför mitten med ungefär hälften av avståndet uppmätt av Hubble. Denna skillnad kan förklaras av det faktum att Hubbles ACS-bilder av ringens struktur är 100 gånger skarpare än de längre våglängdsobservationerna och därmed ger ett mycket mer exakt resultat. Eller avvikelsen kan innebära att ringens storlek ser annorlunda ut på andra våglängder.
Fomalhauts dammring upptäcktes 1983 i observationer gjorda av NASA: s infraröda astronomiska satellit (IRAS). Systemet är ett tvingande mål för framtida teleskoper som James Webb rymdteleskop och Terrestrial Planet Finder, sade Kalas.
Originalkälla: Hubble News Release
