Damm tränger överallt, särskilt dess många runt unga stjärnor. Men när det gäller förekomsten av damm i det interplanetära rummet kring mogna stjärnor som solen, visar det sig att de ger de bästa förutsättningarna för att söka och direkt observera exoplaneter.
"Damm är en pinne i båda ändar när det gäller att observera avlägsna planeter", säger Brtran Mennesson från NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. "Närvaron av damm kan indikera närvaron av planeter, men för mycket damm tillåter inte att de följs."
Med hjälp av Keck Interferometer (tidigare ett NASA-projekt), tillsammans med två tvilling 10 meter teleskop för optiska infraröda observationer installerade vid Keck Observatory, som ligger på toppen av Mauna Kea, Hawaii, under 2008-2011. fick studera 50C-liknande stjärnor, och det visade sig att ungefär hälften har en låg nivå av varmt damm. Resultaten av denna studie, liksom konsekvenserna för att utforska främmande världar, kommer att publiceras i Astrophysical Journal online-publikation den 8 december.
Två 10 meter dubbla teleskop installerade i Keck Observatory
Idag kan många exoplaneter observeras direkt från markbaserade och rymdobservatörer, men dessa exoplaneter har kalla banor som är långt borta från moderstjärnan. Med hjälp av en kombination av avancerade instrument och moderna bildbehandlingstekniker kan bländningen av målstjärnan (som exoplaneten annars skulle gömma från vår åsikt) blockera och upptäcka nya främmande världar (stora gasjättar). För att kunna se de små steniga världarna inuti den beboeliga zonen av stjärnor, måste ett annat tekniskt genombrott inträffa för att dessa kompakta världar ska kunna urskiljas. När detta har uppnåtts kommer astronomerna att ha möjlighet att direkt observera små "bostads" exoplaneter.
"Om vi inte blockerar bländningen från stjärnan kommer vi att blinda och kommer inte att kunna skilja planeterna", sa medförfattare Raphael Millan-Gabe från California Institute of Technology, som ligger i Pasadena, som ofta samarbetar med NASA för att visualisera exoplaneter.
Den beboeliga zonen runt stjärnan är en region där vatten kan förbli i flytande form (om någon) på ytan av en liten stenig värld. Samtidigt bör temperaturen i denna värld vara "inte för varm" men också "inte för kall". Därför kallas denna region ofta "Goldilocks Zone". Jorden ligger i centrum av Goldilocks-zonen i vår stjärna, och är den enda kända planet i universum som har liv. Det är därför flytande vatten är ett kritiskt villkor för livets utveckling i den form som vi känner till.
Men när man försöker att bättre förstå de beboeliga zonen runt andra stjärnor kan varmt damm vara ett allvarligt hinder. Medan dess närvaro kan vara byggstenar för de steniga världarna, kan själva dammet återspegla ljus från dessa exoplaneter, vilket ökar komplexiteten hos deras direkta observation.
Material "flyter" från kallare dammsubstans till ett varmt bälte.
Med hjälp av data från Keck Interferometer fann forskarna att stjärnor, som solen, har kalla dammbälten i sina avlägsna regioner, men förutom att de också har varma dammbälten i sina bostadsområden. Å andra sidan, om stjärnan inte har ett kallt dammbälte, har det inte ett varmt bälte. Det här är första gången ett sådant mönster har bestämts. Stjärnor utan kallt dammsubstans har sålunda mindre varmt damm och är därför de bästa kandidaterna för att söka utomjordiska världar.
"Vi vill undvika att leta efter planeter som är" begravda i damm ", säger Mennesson. "Damm lyser i infrarött och reflekterar det synliga stjärnljuset, så det blockerar planetens ljus."
Detta mönster förklarar också varför alla mogna stjärnsystem har ett varmt dammbälte. Den dammiga interplanetära miljön som omger de unga stjärnorna är blandad - resterna av planets bildning, planeterna själva, kometer och asteroider ökar mycket damm. Men i mogna stjärnanläggningar som vårt solsystem sätter detta varma damm sig och formar planeter i stabila banor. Således fann forskarna en dynamisk koppling mellan det yttre (kylda) och det inre (varma) dammbältet kring mogna stjärnor.
"Det yttre bältet överför på något sätt materialet till det inre varma bältet", säger Jeff Bryden från Jet Propulsion Laboratory och medförfattare av studien. "Denna överföring av materia kan förklaras av en smidig övergång av ämnet från yttre linjer inåt eller på bekostnad av ett större antal kometer."
