Một đài quan sát mới vẫn đang được xây dựng đã mang đến cho các nhà thiên văn học một bước đột phá lớn trong việc tìm hiểu một hệ thống hành tinh gần đó có thể cung cấp manh mối quý giá về cách các hệ thống đó hình thành và phát triển. Các nhà khoa học đã sử dụng Atacama Large Millimét / Subillim Array (ALMA) để khám phá ra rằng các hành tinh quay quanh ngôi sao Fomalhaut phải nhỏ hơn nhiều so với suy nghĩ ban đầu.
Phát hiện này, giúp giải quyết một cuộc tranh cãi giữa các nhà quan sát trước đó của hệ thống, đã được thực hiện bằng hình ảnh có độ phân giải cao của đĩa, hoặc vòng, bụi quay quanh ngôi sao, cách Trái đất khoảng 25 năm ánh sáng. Hình ảnh ALMA cho thấy cả cạnh trong và ngoài của đĩa mỏng, bụi đều có các cạnh rất sắc nét. Thực tế đó, kết hợp với mô phỏng máy tính, đã khiến các nhà khoa học kết luận rằng các hạt bụi trong đĩa được giữ trong đĩa nhờ hiệu ứng hấp dẫn của hai hành tinh - một gần sao hơn so với đĩa và một ở xa hơn.
Vòng bụi hẹp quanh Fomalhaut. Màu vàng ở trên cùng là hình ảnh ALMA và màu xanh lam ở phía dưới là hình ảnh Kính viễn vọng Không gian Hubble. Ngôi sao nằm ở vị trí phát xạ sáng ở tâm vòng.
Tính toán của họ cũng chỉ ra kích thước có thể xảy ra của các hành tinh - lớn hơn Sao Hỏa nhưng không lớn hơn vài lần kích thước Trái Đất. Điều này nhỏ hơn nhiều so với các nhà thiên văn học đã nghĩ trước đây. Năm 2008, hình ảnh Kính viễn vọng Không gian Hubble (HST) đã tiết lộ hành tinh bên trong, sau đó được cho là lớn hơn Sao Thổ, hành tinh lớn thứ hai trong Hệ Mặt trời của chúng ta. Tuy nhiên, các quan sát sau đó với kính viễn vọng hồng ngoại đã không thể phát hiện hành tinh này.
Thất bại đó khiến một số nhà thiên văn nghi ngờ về sự tồn tại của hành tinh trong hình ảnh HST. Ngoài ra, hình ảnh ánh sáng nhìn thấy được của HST đã phát hiện các hạt bụi rất nhỏ bị đẩy ra ngoài bởi bức xạ ngôi sao, do đó làm mờ cấu trúc của đĩa bụi. Các quan sát ALMA, ở bước sóng dài hơn so với ánh sáng khả kiến, có các hạt bụi lớn hơn - đường kính khoảng 1 milimet - không bị di chuyển bởi bức xạ Star Star. Điều này cho thấy rõ ràng các cạnh sắc nhọn của đĩa, cho thấy hiệu ứng hấp dẫn của hai hành tinh.
Aaron Boley, một Sagan Fellow tại Đại học Florida, người đứng đầu nghiên cứu cho biết, kết hợp các quan sát ALMA về hình dạng vòng với các mô hình máy tính, chúng ta có thể đặt giới hạn rất chặt chẽ về khối lượng và quỹ đạo của bất kỳ hành tinh nào gần vành đai. Các khối lượng của các hành tinh này phải nhỏ; nếu không các hành tinh sẽ phá hủy chiếc nhẫn, anh nói thêm. Các kích thước nhỏ của các hành tinh giải thích tại sao các quan sát hồng ngoại trước đó không phát hiện ra chúng, các nhà khoa học cho biết.
Nghiên cứu của ALMA cho thấy chiều rộng của vòng tròn gấp khoảng 16 lần khoảng cách từ Mặt trời đến Trái đất và chỉ dày 1/7 khi nó rộng. Chiếc nhẫn thậm chí còn hẹp và mỏng hơn so với suy nghĩ trước đây, Matthew cho biết, cũng thuộc Đại học Florida.
Chiếc nhẫn có khoảng cách gấp 140 lần Mặt trời-Trái đất so với ngôi sao. Trong Hệ Mặt trời của chúng ta, Sao Diêm Vương cách Mặt trời khoảng 40 lần so với Trái đất. Vì kích thước nhỏ của các hành tinh gần vành đai này và khoảng cách lớn với ngôi sao chủ của chúng, chúng nằm trong số những hành tinh lạnh nhất được tìm thấy quay quanh một ngôi sao bình thường, theo ông Bol Boley.
Các nhà khoa học đã quan sát hệ thống Fomalhaut vào tháng 9 và tháng 10 năm 2011, khi chỉ có khoảng một phần tư ALMA có kế hoạch 66 ăng ten. Khi việc xây dựng hoàn thành vào năm tới, toàn bộ hệ thống sẽ có khả năng hơn nhiều. Tuy nhiên, các khả năng mới của ALMA, đã tiết lộ cấu trúc thông minh đã lảng tránh các nhà quan sát sóng milimet trước đó.
Stu ALt Corder, thuộc Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia, một thành viên của nhóm quan sát. Các nhà khoa học sẽ báo cáo những phát hiện của họ trong một ấn bản sắp tới của Tạp chí Vật lý thiên văn.
Hiệu ứng của các hành tinh hoặc mặt trăng trong việc giữ cho các vòng bụi sắc bén được nhìn thấy lần đầu tiên khi tàu vũ trụ Voyager 1 bay qua sao Thổ vào năm 1980 và tạo ra hình ảnh chi tiết về hệ thống vành đai hành tinh đó. Một vòng của hành tinh Thiên vương tinh bị giới hạn bởi các mặt trăng Cordelia và Ophelia, theo cách chính xác mà các nhà quan sát ALMA đề xuất cho chiếc nhẫn xung quanh Fomalhaut. Các mặt trăng giam giữ những hành tinh đó Nhẫn nhẫn được mệnh danh là mặt trăng che chở.
Các mặt trăng hoặc các hành tinh giam giữ các vòng bụi như vậy làm như vậy thông qua các hiệu ứng hấp dẫn. Một hành tinh ở bên trong chiếc nhẫn đang quay quanh ngôi sao nhanh hơn các hạt bụi trong chiếc nhẫn. Trọng lực của nó bổ sung năng lượng cho các hạt, đẩy chúng ra ngoài. Một hành tinh trên vành đai bên ngoài đang di chuyển chậm hơn các hạt bụi và lực hấp dẫn của nó làm giảm năng lượng của các hạt, khiến chúng rơi nhẹ vào bên trong.
Atacama Large Millimét / milimét Array (ALMA), một cơ sở thiên văn học quốc tế, là sự hợp tác của Châu Âu, Bắc Mỹ và Đông Á hợp tác với Cộng hòa Chile. ALMA được tài trợ ở châu Âu bởi Tổ chức nghiên cứu thiên văn châu Âu ở Nam bán cầu (ESO), ở Bắc Mỹ bởi Hoa KỳQuỹ khoa học quốc gia (NSF) hợp tác với Hội đồng nghiên cứu quốc gia Canada (NRC) và Hội đồng khoa học quốc gia Đài Loan (NSC) và ở Đông Á bởi Viện khoa học tự nhiên quốc gia (NINS) của Nhật Bản hợp tác với Viện hàn lâm Sinica (AS) tại Đài Loan. Việc xây dựng và vận hành ALMA được ESO thay mặt cho Châu Âu, thay mặt cho Bắc Mỹ bởi Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia (NRAO), được quản lý bởi Associated University, Inc. (AUI) và thay mặt cho Đông Á bởi Cơ quan thiên văn quốc gia Đài thiên văn Nhật Bản (NAOJ). Đài quan sát chung ALMA (JAO) cung cấp sự lãnh đạo và quản lý thống nhất trong việc xây dựng, vận hành và vận hành ALMA.
Tái xuất bản với sự cho phép của Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia.