ALMA vindt bewijs voor protoplaneet rond  LkCa 15

LkCa 15, ook bekend als  IRAS 04363+2215, EPIC 247520207 of TIC 118681038, is een ster van spectraalklasse K5 met een massa van 1,2 zonsmassa.

Een artist impressie van een protoplaneet rond LkCa 15
Een artist impressie van een protoplaneet rond LkCa 15; de protoplaneet bevindt zich in dichte ringen van gas en stof die de ster omringen; materiaal trekt samen tot een klonter en een boogvorm op ongeveer 60° van de protoplaneet. Credit: M. Weiss / Harvard & Smithsonian’s Center for Astrophysics.

Het rechtstreeks detecteren van jonge planeten is een hele uitdaging en het is tot nu toe maar een paar keer gelukt. De planeten zijn altijd te zwak om te zien omdat ze zijn ingebed in dikke lagen stof en gas.

Wetenschappers moeten in plaats daarvan op zoek gaan naar aanwijzingen om te concluderen dat een planeet zich in dat stof ontwikkelt.

De afgelopen jaren hebben astronomen veel structuren zien verschijnen waarvan ze denken dat ze worden veroorzaakt door de aanwezigheid van een planeet, maar het kan ook door wat anders worden veroorzaakt. Er zijn dus nieuwe technieken nodig om waar te nemen en die geschikt zijn om de aanwezigheid van een planeet te bevestigen.

De onderzoekers, onder leiding van Dr. Feng Long  van het Smithsonian Center for Astrophysics van de universiteit van Harvard, een protoplanetaire schijf rond LkCa 15. Deze ster bevindt zich in het Taurus-stervormingsgebied op een afstand van 519 lichtjaar van de Aarde.

Astronomen rapporteerden eerder bewijs voor planeetvorming in de schijf met behulp van waarnemingen met de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Het team dook in nieuwe hoge resolutie ALMA-waarnemingen, voornamelijk verkregen in 2019, en ontdekte twee zwakke structuren die niet eerder waren opgemerkt.

Op ongeveer 42 Astronomische Eenheden buiten de ster vonden de onderzoekers een stoffige ring met twee afzonderlijke en heldere bundels materiaal die in de ring ronddraaiden. Het materiaal nam de vorm aan van een kleine klomp en een grotere boog en was 120° van elkaar gescheiden.

Ze onderzochten het scenario met computermodellen om erachter te komen wat de ophoping van materiaal veroorzaakte en ontdekten dat hun grootte en locaties overeenkwamen met het model voor de aanwezigheid van een planeet.

Deze boog en klomp zijn ongeveer 120° van elkaar gescheiden. Die mate van scheiding gebeurt niet zomaar en is volgens Dr. Long wiskundig belangrijk.

Ze wijst op posities in de ruimte die bekend staan as Lagrange-punten, waar twee bewegende objecten verhoogde aantrekkingsgebieden om hen heen produceren waar materie zich kan ophopen. Het materiaal zweeft niet alleen vrij rond maar het is ook stabiel en heeft een voorkeur waar het zich wil bevinden op basis van fysica en de betrokken objecten, aldus Long.

In dit geval bevinden de boog en de klomp materiaal zich in de punten L4 en L5. Tussen hen in ligt op 60° een kleine planeet verborgen die de ophopingen van stof op de punten L4 en L5 veroorzaakt.

Vanwege technische beperkingen is directe beeldvorming van de kleine, pasgeboren planeet vermoedelijk niet mogelijk maar Dr. Long denkt wel dat aanvullende ALMA-waarnemingen van LkCa 15 aanvullend bewijs kunnen leveren ter ondersteuning van deze planetaire ontdekking.

De onderzoekers hopen dat deze nieuwe benadering voor het detecteren van planeten – met materiaal dat zich bij voorkeur ophoopt in de Lagrangepunten – in de toekomst door astronomen gebruikt zal worden.

Het artikel van het team werd gepubliceerd in de Astrophysical Journal Letters.

Artikel: Feng Long et al. 2022. ALMA Detection of Dust Trapping around Lagrangian Points in the LkCa 15 Disk. ApJL 937, L1; doi: 10.3847/2041-8213/ac8b10

Eerste publicatie: 18 september 2022
Bron: Sci-News