Vesikäärmeen tähdistön TW Hydrae on lähin tunnettu tähti, jolla on ympärillään protoplanetaarinen kiekko: etäisyyttä sillä on noin 170 valovuotta. Tähteä tarkkailtiin ALMA-radioteleskoopilla (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), joka soveltuu millimetrialueen havaintolaitteena erinomaisesti kylmien kaasupilvien kemiallisen koostumuksen tutkimiseen.

Metanoli on yksi mutkikkaimmista orgaanisista molekyyleistä, joita toistaiseksi on todettu esiintyvän nuoria tähtiä ympäröivissä ainekiekoissa. Metanoli on tärkeä rakennuspalikka esimerkiksi aminohappojen muodostuksessa. Havainnon toivotaan tuovan osaltaan selvyyttä siihen, miten muodostuviin planeettoihin kertyy elämän synnyn kannalta tärkeitä orgaanisia yhdisteitä.

"ALMAn avulla olemme päässeet ensimmäistä kertaa kurkistamaan ajassa taaksepäin hetkeen, jolloin nuoria Auringon kaltaisia tähtiä ympäröivien planeettojen syntysijojen kemiallinen monimuotoisuus saa alkunsa", toteaa tutkimusta johtanut Catherine Walsh Leidenin observatoriosta Hollannista.

Metanolin esiintyminen protoplanetaarisessa kiekossa kertoo muista tähtienvälisistä kaasupilvistä poikkeavasta synnystä. Sitä muodostuu ainoastaan pölyhiukkasten pinnalle kertyneessä jäässä.

ALMAn erotuskyvyn ansiosta tutkijat pystyivät jopa kartoittamaan, miten metanoli sijoittuu TW Hydrae -tähden ympäristöön. Kaasu muodostaa renkaan, jonka etäisyys tähdestä on 30–100 kertaa suurempi kuin Maan etäisyys Auringosta.

Löydöstä kerrottiin ESOn uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Astrophysical Journal Letters -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: ESO/M. Kornmesser

Nuorten tähtien ympärillä esiintyy usein kaasu- ja pölykiekkoja, niin sanottuja protoplanetaarisia kiekkoja, joissa voi olla parhaillaan syntymässä tai jo syntynyt planeettoja. Tähän saakka on pidetty jokseenkin varmana merkkinä planeetan olemassaolosta kiekossa havaittuja "aukkoja", samankaltaisia tummia kohtia kuin Cassinin jako Saturnuksen renkaissa.

Ajatuksena on, että tähteä kiertävä planeetta "auraa" kiekkoon rataansa myötäilevän tyhjän alueen. Uuden tutkimuksen mukaan kyse voi kuitenkin olla joissakin tapauksissa pelkästä havaintoharhasta, jolla ei ole mitään tekemistä planeettojen esiintymisen kanssa.

"Jos emme havaitse kiekosta sirottunutta valoa, se ei välttämättä tarkoita, etteikö sillä kohtaa olisi jotain", toteaa tutkimusta johtanut Til Birnstiel.

Tutkijat tarkastelivat kiekkoja, jotka säteilevät näkyvän valon alueella tai lähi-infrapuna-aallonpituuksilla sirottunutta valoa. Sironta johtuu pienistä pölyhiukkasista, niin pienistä, että ne muistuttavat lähinnä tupakansavua. Alkujaan hiukkaset ovat levittäytyneinä koko kiekkoon, mutta pilvessä tapahtuu aikaa myöten muutoksia.

Hiukkaset kasautuvat yhteen ja muodostavat yhä suurempia kappaleita, lopulta jopa planeettoja. Toisinaan syntyneet kappaleet kuitenkin hajoavat törmäyksissä. Hiukkaset voivat myös vaeltaa kiekossa joko lähemmäs tähteä tai kauemmas siitä. Tätä kaikkea on mallinnettu Smithsonian-instituutissa Hydra-supertietokoneklusterilla.

"Kappaleiden kasvulla, vaeltelulla ja hajoamisella on selviä, havaittavia vaikutuksia", arvioi tutkimusryhmään kuulunut Sean Andrews. "Niiden seurauksena kiekkoon voi syntyä näennäinen aukko, kun valoa sirottavat pienet hiukkaset katoavat, mutta suuremmat kappaleet ovat siellä edelleen."

Miten on sitten mahdollista erottaa planeetan raivaama aukko alueesta, jonka soraa muistuttava aines on puhdistanut pölystä? Tekemällä havaintoja pidemmillä aallonpituuksilla, joilla sora on mahdollista erottaa.

Teoriaa on tarkoitus testata havaitsemalla TW Hydrae -nimistä tähteä ympäröivää kiekkoa ALMA-teleskoopilla (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Jos kiekossa olevassa aukossa "nähdään" soraa ja kivenkappaleita, sillä kohtaa ei todennäköisesti ole planeettaa. Sen sijaan jos aukko näyttää tyhjältä myös radiohavaintojen perusteella, silloin aukon kohdalla on mahdollisesti tähteä kiertävä planeetta.

Tutkimuksesta kerrottiin CfA:n (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) uutissivuilla ja se on julkaistu Astrophysical Journal Letters -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)