Добавить новость
smi24.net
News in English
Октябрь
2023

Astronomers Discover First Step Toward Planet Formation

0

An international research team led by Project Assistant Professor Satoshi Ohashi of the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) has conducted high-resolution and multi-wavelength observations of a protoplanetary disk around a relatively young protostar, DG Taurus (DG Tau), using ALMA* to study the structure of the disk and the size and amount of dust, the material for planets. Associate Professor Okuzumi from Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) participated in this research as a team member. As a result, the team succeeded in capturing the conditions on the eve of planet formation, as the disk was smooth with no signature of planets. They also found that the dust had grown significantly in the outer part of the disk and that the dust concentration was higher than normal in the inner part of the disk. With these results, the first step in the process of planet formation has been revealed.

Figure 1
An image of the radio wave strength at a wavelength of 1.3 mm of the disk around the star DG Taurus, observed with ALMA. Unlike older protostellar disks, ring-like structures have not yet formed, suggesting that the disk is at the stage just before planet formation. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Ohashi et al.

Solving the mystery of how planets like Earth were formed is an important question for understanding the origin of life. Planets are thought to form when interstellar dust and gas collect in a protoplanetary disk surrounding a protostar, but it has been unclear where, when, or how planet formation begins. On the other hand, it is known that when a planet is formed within a disk, its gravity creates a ring-like pattern on the disk. In fact, observations with ALMA have revealed such ring structures in many protoplanetary disks, suggesting the existence of planets. In order to study the planet formation process, it is necessary to take a detailed look at disks where it is certain that no planets exist yet. However, due to the difficulties of finding such disks with no signature of planets and studying them in detail, we do not yet have a clear picture of how planet formation begins.

In this study, the international research group, including Associate Professor Okuzumi from Tokyo Tech, focused on a relatively young protostar, DG Taurus (DG Tau), and studied the disk surrounding the protostar in detail with ALMA. They observed the distribution of radio emission intensity at a wavelength of 1.3 mm emitted by the dust in the disk with an extremely high spatial resolution of 0.04 arcsec, and clarified the detailed structure of the disk. The results show that the disk around DG Tau is smooth and lacks the ring-like patterns seen in the disks around older protostars. This indicates that there are no planets in the disk of DG Tau, and the image may have captured the eve of planet formation.

Figure 2
(Top) Radio wave strength maps of the DG Tau disk at wavelengths of 0.87 mm, 1.3 mm, and 3.1 mm observed with ALMA and polarization strength maps of radio waves scattered by dust at wavelengths of 0.87 mm and 3.1 mm. (Bottom) The simulation which provides the best agreement with the above observations. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Ohashi et al.

They further observed the disk at different wavelengths (0.87 mm, 1.3 mm, and 3.1 mm) and investigated the radio wave and polarization intensities. Depending on the dust size and dust density, the ratio of radio wave intensities at different wavelengths and the polarization intensity of the radio waves scattered by the dust change. Therefore, the size and density distribution can be estimated by comparing the observation results with simulations with various patterns of dust size and density distribution. This reveals the extent to which interstellar dust, the material from which planets are made, is growing. The best-fit simulations suggest that the dust is larger in the outer part of the disk (beyond about 40 astronomical units; a little farther than the distance between the Sun and Neptune in the Solar System) than in the inner part, indicating that the planet formation process is more advanced. Theories of planet formation have suggested that planet formation begins in the inner part of the disk, but the results of this study contradict this expectation and indicate that planet formation may begin from the outer part of the disk. On the other hand, the dust to gas ratio was found to be about 10 times higher than in normal interstellar space in the inner region, although the dust size is smaller. Furthermore, these dust particles are well settled down onto the disk midplane, suggesting that the disk is in the process of accumulating material to form planets. It is possible that planet formation may be triggered by this dust accumulation in the future.

These observations were made possible by ALMA's extremely high spatial resolution of 0.04 arcseconds, as well as by the observation of radio waves emitted by the dust, including polarized light at three different wavelengths. This is the first time that the size and density of dust in a "smooth disk" with no signature of planets has been revealed. This has provided new information about planet formation sites that could not have been predicted by previous theoretical studies or observations of disks with signatures of planet formation. Commenting on the significance of this research, Satoshi Ohashi says, "ALMA has so far succeeded in capturing a wide variety of disk structures and has revealed the existence of planets. On the other hand, however, to answer the question, 'How does planet formation begin?', it is important to observe a smooth disk with no signature of planet formation. We believe that this study is very important because it reveals the initial conditions for planet formation."

This research has been published in The Astrophysical Journal on August 28, 2023 as "Dust Enrichment and Grain Growth in a Smooth Disk around the DG Tau Protostar Revealed by ALMA Triple Bands Frequency Observations".

Funding Information

This project is also supported by Grants-in-Aid from the Japan Society for the Promotion of Science (KAKENHI: Nos. JP18H05441, JP19K23469, JP20K04017, JP20K14533, JP20H00182, JP22H01275, JP23H01227), the RIKEN pioneering project of Evolution of Matter in the Universe, the DFG-Grant "INSIDE: The INner regions of protoplanetary disks:SImulations anD obsErvations" (project No. 465962023), the EC H2020 research and innovation programme for the project "Astro-Chemical Origins" (ACO, No. 811312) and the PRIN-MUR 2020 MUR BEYOND-2p (Astrochemistry beyond the second period elements, Prot. 2020AFB3FX).

* About ALMA

The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an international astronomy facility, is a partnership of the European Organization for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO), the U.S. National Science Foundation (NSF) and the National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan in cooperation with the Republic of Chile. ALMA is funded by ESO on behalf of its Member States, by NSF in cooperation with the National Research Council of Canada (NRC) and the National Science and Technology Council (NSTC) in Taiwan and by NINS in cooperation with the Academia Sinica (AS) in Taiwan and the Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). ALMA construction and operations are led by ESO on behalf of its Member States; by the National Radio Astronomy Observatory (NRAO), managed by Associated Universities, Inc. (AUI), on behalf of North America; and by the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) on behalf of East Asia. The Joint ALMA Observatory (JAO) provides the unified leadership and management of the construction, commissioning and operation of ALMA.

Reference

Authors :
Satoshi Ohashi1, 2, Munetake Momose3, Akimasa Kataoka1, Aya E Higuchi4, Takashi Tsukagoshi5, Takahiro Ueda6, Claudio Codella7, 8, Linda Podio7, Tomoyuki Hanawa9, Nami Sakai2, Hiroshi Kobayashi10, Satoshi Okuzumi11 and Hidekazu Tanaka12
Title :
Dust Enrichment and Grain Growth in a Smooth Disk around the DG Tau Protostar Revealed by ALMA Triple Bands Frequency Observations
Journal :
The Astrophysical Journal
DOI :
Affiliations :
1 National Astronomical Observatory of Japan
2 RIKEN Cluster for Pioneering Research
3 College of Science, Ibaraki University
4 Division of Science, School of Science and Engineering, Tokyo Denki University
5 Faculty of Engineering, Ashikaga University
6 Max-Planck Institute for Astronomy
7 INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri
8 Univ. Grenoble Alpes
9 Center for Frontier Science, Chiba University
10 Department of Physics, Graduate School of Science, Nagoya University
11 Department of Earth and Planetary Sciences, Tokyo Institute of Technology
12 Astronomical Institute, Graduate School of Science, Tohoku University

* Corresponding author's email: satoshi.ohashi@nao.ac.jp

Further Information

Associate Professor Satoshi Okuzumi

Department of Earth and Planetary Sciences, School of Science, Tokyo Institute of Technology

Email okuzumi@eps.sci.titech.ac.jp

Contact

Public Relations Division, Tokyo Institute of Technology

Email media@jim.titech.ac.jp
Tel +81-3-5734-2975








Как мусульмане Карабаха хотели креститься по обряду Армянской церкви

Секреты прошлого загородного комплекса «Тропикана Парк»

Сахар в жару скачет даже у здоровых: как климат влияет на инсулин и глюкозу рассказала доктор Филатова

Рилсмейкер. Услуги Рилсмейкера. Рилсмейкер в Москве. Стоимость работы Рилсмейкера.


OpenAI warns that its new ChatGPT Agent has the ability to aid dangerous bioweapon development

The anti-DEI movement has a new ally: The FCC

At Last We Know Why Shemar Turner Fell To The 2nd Round

Jerome Powell is gaining some key backing on Capitol Hill from GOP senators


Муром ...

Российские учёные научились находить «пропущенные» формы молекул с помощью ИИ

В России создадут дыхательный тест для ранней диагностики рака лёгких

Камышница.


В демоверсию Silver Palace можно будет поиграть 3 августа в Китае

As the Nintendo eShop fails to protect from 'eslop', indie devs reflect on how it affects their work and why Steam is just better: 'Their algorithm will more or less naturally bury AI slop'

В Pokémon TCG Pocket обновится система торговли карточками

Destiny 2 Phoneutria Fera god roll guide: Best perks, barrels, and magazines



Овечкин раздал автографы на "коробке" своего детства в Москве

Один человек погиб и несколько пострадали в аварии с BMW и "Газелью" в Москве

Аэропорт Пулково будет принимать авиарейсы из Москвы на фоне ограничений

В Москве пенсионер засудил юристов на полмиллиона рублей


Слуцкий высказался о новых санкциях, введённых против России.

Московское «Динамо» потеряло очки в первом матче сезона с новичком РПЛ

Охвативший туристический паром пожар в Индонезии унес жизни трех пассажиров

Подводный праздник в Dhawa Ihuru: погружение за скидками


Всероссийский студенческий выпускной объединил 600 участников из 80 регионов

Семь туристов на байдарках пропали между Карелией и Соловками — троих до сих пор ищут

Певец Shaman назвал себя ответственным за будущие стандарты "Интервидения"

ВС разрешил не сносить самовольные постройки, если они безопасны


Рублев прокомментировал вылет с турнира в Лос-Кабосе

Александрова проиграла Бондарь и не смогла выйти в полуфинал турнира WTA в Гамбурге

Самсонова и Хачанов вошли в топ-5 по числу брейков на Уимблдоне

Вероника Кудерметова: Уимблдон — особенный турнир


В Калининграде на пешеходном переходе сбили водителя электросамоката

Путин предупредил о риске утраты Россией суверенитета из-за импорта автомобилей

Всероссийский студенческий выпускной объединил 600 участников из 80 регионов

Семь туристов на байдарках пропали между Карелией и Соловками — троих до сих пор ищут


Музыкальные новости

На VK Fest в Москве проданы все билеты

Музкритик Троицкий: Лагутенко дал концерты в США ради ремонта дома в Калифорнии

Мосгорсуд проверит законность возвращения Долиной квартиры в Москве

Суд 8 сентября проверит законность возвращения квартиры артистке Долиной


Овечкин раздал автографы на "коробке" своего детства в Москве

В Москве пенсионер засудил юристов на полмиллиона рублей

Температура морской воды на крымских пляжах, 20 июля

Аэропорт Пулково будет принимать авиарейсы из Москвы на фоне ограничений


Беременная Регина Тодоренко в золотистом платье появилась на VK Fest

Интересные каналы в Telegram. Лучшие каналы в Telegram.

Долетели до Твери и обратно: авиарейс Москва-Калининград вернулся в Шереметьево из-за неисправности

Почти 100 поездов задерживаются в пути следования


Один человек погиб и четверо пострадали в результате ДТП в Москве

Один человек погиб и четверо пострадали в ДТП с «Газелью» и BMW в Москве

Два автомобиля загорелись после падения обломков БПЛА в Зеленограде

Один человек погиб и несколько пострадали в аварии с BMW и "Газелью" в Москве


Путин заявил, что восстановление автомобильной промышленности свидетельствует о жизнеспособности экономики.

Политолог Рар: при встрече Путина и Трампа в КНР США откажутся от ультиматумов

Путин поделился новостями о развитии производства на "АвтоВАЗе"

На следующей неделе Путин сосредоточится на развитии военно-морского флота.




За жизнь пострадавшего при атаке ВСУ 17-летнего воронежца врачи боролись 10 часов

В московской клинике нашли камеру у гинекологического кресла

"Сапсан" отрезал ногу: зацепер стал инвалидом из-за опасного хобби

Медик предупреждает о рисках солнечных ожогов для детей.


«Это неумно». Кличко обвинил Зеленского в том, что он не контактирует с ним

Кличко заявил о неприязни к разговорам о Зеленском

Зеленский предложил встретиться в Стамбуле на следующей неделе

"Неприятно об этом говорить": Кличко сделал заявление о Зеленском


Овечкин рассказал об открытии в Москве музея в честь своего рекорда в НХЛ

Спартак" с Мартинсом против "Динамо" Махачкала: стартовые составы дерби РПЛ на "Лукойл Арене

Гагарина, ASTI, Лазарев. Москва встречает грандиозный музыкальный фестиваль

Овечкин раздал автографы на "коробке" своего детства в Москве



Собянин: уничтожен еще один беспилотник, атаковавший

Собянин: Более 2,3 тысячи шахматных кружков работают в Москве

Собянин сообщил о сбитых силами ПВО 15 летевших на Москву дронах ВСУ

Собянин сообщил, что во время атаки на Москву уничтожен еще один дрон


Эксперт объяснил последствия проглатывания осы.

Вильфанд связал приход тропических ливней в Москву с изменением климата

Максим Ликсутов: Московская промышленность ...

Вильфанд раскрыл причины тропических ливней в столице


Семь туристов на байдарках пропали между Карелией и Соловками — троих до сих пор ищут

В Москве арестовали замглавы военно-строительного управления за превышение полномочий

Ожидаются задержки трёх поездов в сообщении с Крымом по отправлению с начальных станций

На месте площади перед вестибюлем «Парка Победы» организовали стройплощадку


Органами прокуратуры в сфере надзора за исполнением законодательства при реализации национальных проектов в первом полугодии 2025 года выявлено более тысячи нарушений

Владимир Ефимов: На станции «Рублево-Архангельское» стартовали монолитные работы

Прокуратура подсчитала риски нацпроектов в Архангельской области

Архангельская область - не самое перспективное место для трудоустройства


"Гранд сервис экспресс" сообщил о задержках 16 поездов в Крым и из Крыма

Информация о задержке поездов в Крым и обратно

Гранд Сервис Экспресс: задерживаются пять поездов в Крым и семь из Крыма

"Гранд сервис экспресс" сообщил о задержках 12 поездов в Крым


ВС разрешил не сносить самовольные постройки, если они безопасны

На месте площади перед вестибюлем «Парка Победы» организовали стройплощадку

Студенческие отряды из Карелии строят мирный атом в Северске

Певец Shaman назвал себя ответственным за будущие стандарты "Интервидения"














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *