Vedecky presný model Beta Pictoris a jeho disku. klikni na zväčšenie
Disky plynu a prachu, ktoré obklopujú novonarodené hviezdy, sa nazývajú protoplanetárne disky; ktoré sú považované za regióny, kde sa nakoniec vytvoria planéty. Tieto disky miznú, keď hviezdy dozrievajú, ale niektoré hviezdy je stále možné vidieť s oblakom materiálu okolo nich, ktorý sa nazýva trosky. Jedným z najznámejších z nich je disk obklopujúci Beta Pictoris, ktorý sa nachádza len 60 svetelných rokov od hotela.
Planéty sa tvoria v diskoch plynu a prachu, ktoré obklopujú novo narodené hviezdy. Takéto disky sa nazývajú proto-planetárne disky. Prach z týchto diskov sa stáva skalnatými planétami, ako je Zem, a vnútornými jadrami obrovských planét ako Saturn. Tento prach je tiež úložiskom prvkov, ktoré tvoria základ života.
Proto-planetárne disky miznú, keď hviezdy dozrievajú, ale mnoho hviezd má tzv. Trosky. Astronómovia predpokladajú, že akonáhle sa z protoplanetárneho disku zrodia objekty, ako sú asteroidy a kométy, zrážky medzi nimi môžu vytvoriť sekundárny prachový disk.
Najznámejším príkladom takýchto prachových diskov je ten, ktorý obklopuje druhú najjasnejšiu hviezdu v súhvezdí Pictor, čo znamená „maliarsky stojan“. Táto hviezda, známa ako Beta Pictoris alebo Beta Pic, je veľmi blízkym Slnkom, vzdialená iba šesťdesiat svetelných rokov, a preto sa dá veľmi podrobne študovať.
Beta Pic je dvakrát jasnejšia ako Slnko, ale svetlo z disku je omnoho slabšie. Astronómovia Smith a Terrile boli prví, ktorí detekovali toto slabé svetlo v roku 1984, blokovaním svetla zo samotnej hviezdy pomocou techniky nazývanej koronografia. Odvtedy mnoho astronómov pozorovalo disk Beta Pic pomocou stále lepších nástrojov a pozemských a vesmírnych teleskopov, aby podrobne pochopili miesto narodenia planét, a teda aj život.
Tím astronómov z Národného astronomického observatória Japonska, univerzity Nagoya a univerzity Hokkaido prvýkrát spojil niekoľko technológií s cieľom získať infračervený polarizačný obraz disku Beta Pic s lepším rozlíšením a vyšším kontrastom ako kedykoľvek predtým: veľký apertúrny ďalekohľad ( ďalekohľad Subaru s veľkým primárnym zrkadlom 8,2 metra, adaptívnou optickou technológiou a koronografickým zobrazovacím zariadením schopným snímať snímky svetla s rôznymi polarizáciami (Koronografický zobrazovací prístroj Subaru s adaptívnou optikou, CIAO).
Veľký apertúrny ďalekohľad, najmä s vynikajúcou kvalitou obrazu Subaru, umožňuje vidieť slabé svetlo pri vysokom rozlíšení. Technológia adaptívnej optiky znižuje rušivé účinky zemskej atmosféry na svetlo, čo umožňuje pozorovanie s vyšším rozlíšením. Koronografia je technika na blokovanie svetla z jasného objektu, ako je napríklad hviezda, na zobrazenie slabších predmetov v okolí, ako sú planéty a prach obklopujúci hviezdu. Pozorovaním polarizovaného svetla možno odrazené svetlo odlíšiť od svetla prichádzajúceho priamo z pôvodného zdroja. Polarizácia obsahuje aj informácie o veľkosti, tvare a zarovnaní svetla odrážajúceho prach.
S touto kombináciou technológií sa tímu podarilo pozorovať Beta Pic v infračervenom svetle dva mikrometre vo vlnovej dĺžke pri rozlíšení pätiny sekundy. Toto rozlíšenie zodpovedá tomu, že je možné vidieť jednotlivé zrno ryže z jednej míle ďaleko alebo horčičné semeno z kilometra ďalej. Dosiahnutie tohto rozlíšenia predstavuje obrovské zlepšenie oproti porovnateľným predchádzajúcim polarimetrickým pozorovaniam z 90. rokov, ktoré mali iba rozlíšenie približne jednu a pol sekundy.
Nové výsledky jednoznačne naznačujú, že disk Beta Pic obsahuje planetesimály, asteroidy alebo objekty podobné kométom, ktoré sa zrážajú a vytvárajú prach, ktorý odráža hviezdne svetlo.
Polarizácia svetla odrážaného z disku môže odhaliť fyzikálne vlastnosti disku, ako je zloženie, veľkosť a distribúcia. Obrázok všetkých dvoch mikrometrových vlnových dĺžok ukazuje dlhú tenkú štruktúru disku videnú takmer na okraji. Polarizácia svetla ukazuje, že desať percent z dvoch mikrometrov svetla je polarizované. Vzor polarizácie naznačuje, že svetlo je odrazom svetla, ktoré pochádza z centrálnej hviezdy.
Analýza toho, ako sa mení jas disku so vzdialenosťou od stredu, ukazuje postupné znižovanie jasu s malou osciláciou. Mierna oscilácia jasu zodpovedá zmenám v hustote disku. Najpravdepodobnejšie vysvetlenie je, že hustejšie regióny zodpovedajú tomu, kde sa zrážajú planetesimály. Podobné štruktúry boli pozorované bližšie k hviezde v skorších pozorovaniach na dlhších vlnových dĺžkach s použitím chladených stredno-infračervených kamier a spektrografov Subaru (COMICS) a ďalších prístrojov.
Podobná analýza toho, ako sa mení veľkosť polarizácie so vzdialenosťou od hviezdy, ukazuje pokles polarizácie vo vzdialenosti sto astronomických jednotiek (astronomická jednotka je vzdialenosť medzi Zemou a Slnkom). To zodpovedá miestu, kde sa zníži aj jas, čo naznačuje, že v tejto vzdialenosti od hviezdy je menej planetesimálov.
Ako tím skúmal modely disku Beta Pic, ktoré dokážu vysvetliť nové aj staré pozorovania, zistili, že prach na disku Beta Pic je viac ako desaťkrát väčší ako typické zrná medzihviezdneho prachu. Prachový disk Beta Pics je pravdepodobne vyrobený z mikrometrických sypkých zhlukov prachu a ľadu, ako sú prachové zajačiky malých rozmerov baktérií.
Tieto výsledky spolu poskytujú veľmi silné dôkazy o tom, že disk obklopujúci Beta Pic je generovaný tvorbou a zrážkou planetesimálov. Úroveň detailov týchto nových informácií upevňuje naše chápanie prostredia, v ktorom sa planéty tvoria a vyvíjajú.
Motohide Tamura, ktorý vedie tím, hovorí: „len málo ľudí bolo schopných študovať miesto narodenia planét pozorovaním polarizovaného svetla pomocou veľkého ďalekohľadu. Naše výsledky ukazujú, že ide o veľmi prospešný prístup. Plánujeme rozšíriť náš výskum na ďalšie disky a získať ucelený obraz o tom, ako sa prach mení na planéty. “
Tieto výsledky boli uverejnené v časopise Astrophysical Journal 20. apríla 2006.
Členovia tímu: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (Nagoya University, Kalifornský technologický inštitút), Hiroshi Kimura, Tetsuo Yamamoto (Hokkaido University)
Tento výskum podporilo japonské ministerstvo školstva, kultúry, športu, vedy a techniky prostredníctvom grantu na podporu vedeckého výskumu v prioritných oblastiach „Rozvoj extra solárnej planétovej vedy“.
Pôvodný zdroj: NAOJ News Release
