Jedno z najhorúcejších astrofyzikálnych tém - hon na planéty podobné Zemi okolo iných hviezd - práve získalo dôležitý impulz z nových spektrálnych pozorovaní pomocou nástroja MIDI na interferometri ESO VLT (VLTI).
Medzinárodný tím astronómov [2] získal jedinečné infračervené spektrum prachu v najvzdialenejších oblastiach protoplanetárnych diskov okolo troch mladých hviezd - teraz v stave, ktorý sa pravdepodobne veľmi podobá stavu našej slnečnej sústavy, približne 4 500 pred miliónmi rokov.
Podávajú správy v tomto týždennom čísle vedeckého denníka Nature a vďaka neprekonateľnému, ostrému a prenikavému pohľadu na interferometriu ukazujú, že vo všetkých troch sú správne ingrediencie prítomné na správnom mieste, aby na týchto hviezdach mohli vzniknúť skalnaté planéty.
„Piesok“ vo vnútorných oblastiach hviezdnych diskov
Slnko sa narodilo asi pred 4 500 miliónmi rokov z chladného a masívneho oblaku medzihviezdneho plynu a prachu, ktorý sa zrútil vlastným gravitačným ťahom. Okolo mladej hviezdy sa nachádzal zaprášený disk, v ktorom sa neskôr vytvorila Zem a iné planéty, ako aj kométy a asteroidy.
Táto epocha je už dávno preč, ale stále môžeme byť svedkami toho istého procesu pozorovaním infračervenej emisie veľmi mladých hviezd a zaprášených protoplanetárnych diskov okolo nich. Dostupné prístrojové vybavenie však doteraz neumožňovalo štúdiu distribúcie rôznych zložiek prachu v takýchto diskoch; aj tie najbližšie známe sú príliš ďaleko na to, aby ich najlepšie jednotlivé teleskopy vyriešili. Ale teraz, ako vysvetľuje Francesco Paresce, vedecký pracovník projektu Interferometer VLT a člen tímu z ESO, „S VLTI môžeme kombinovať svetlo z dvoch dobre oddelených veľkých ďalekohľadov, aby sme dosiahli bezprecedentné uhlové rozlíšenie. Toto nám prvýkrát umožnilo nahliadnuť priamo do najvnútornejšej oblasti diskov okolo niektorých blízkych mladých hviezd priamo na mieste, kde očakávame, že sa budú alebo budú formovať planéty, ako je naša Zem. “
Konkrétne nové interferometrické pozorovania troch mladých hviezd medzinárodným tímom [2], využívajúce kombinovaný výkon dvoch 8,2 m ďalekohľadov VLT vzdialených sto metrov, dosiahli dostatočnú ostrosť obrazu (asi 0,02 arcsec) na meranie infračervenej emisie z vnútorná oblasť diskov okolo troch hviezd (zodpovedajúca približne veľkosti zemskej obežnej dráhy okolo Slnka) a emisia z vonkajšej časti týchto diskov. Zodpovedajúce infračervené spektrá poskytli zásadné informácie o chemickom zložení prachu v diskoch a tiež o priemernej veľkosti zŕn.
Tieto pozorovania ukazujú, že vnútorná časť diskov je veľmi bohatá na kryštalické kremičitanové zrná („piesok“) s priemerným priemerom približne 0,001 mm. Sú tvorené koaguláciou oveľa menších, amorfných prachových zŕn, ktoré boli všadeprítomné v medzihviezdnom oblaku, ktorý spôsobil zrod hviezd a ich diskov.
Modelové výpočty ukazujú, že kryštalické zrná by mali byť hojne prítomné vo vnútornej časti disku v čase formovania Zeme. V skutočnosti sú meteority v našej vlastnej slnečnej sústave zložené hlavne z tohto druhu kremičitanu.
Holandský astronóm Rens Waters, člen tímu Astronomického inštitútu v Amsterdame, je nadšený: „So všetkými ingredienciami a tvorbou väčších zŕn z prachu sa už začala formovať väčšie a väčšie kúsky kameňa a „A konečne, planéty podobné Zemi z týchto diskov sú takmer nevyhnutné!“
Transformácia zŕn
Už dlhší čas je známe, že väčšina prachu z diskov okolo novonarodených hviezd je tvorená silikátmi. V natívnom oblaku je tento prach amorfný, t. J. Atómy a molekuly, ktoré tvoria prachové zrno, sú chaoticky zostavené a zrná sú našuchorené a veľmi malé, zvyčajne s veľkosťou približne 0,0001 mm. Avšak v blízkosti mladej hviezdy, kde sú teplota a hustota najvyššia, majú častice prachu v obvodovom disku tendenciu zlepovať sa, takže zrná sa zväčšujú. Navyše je prach zahrievaný hviezdnym žiarením, čo spôsobuje, že molekuly v zrnách sa znova usporiadajú do geometrických (kryštalických) vzorov.
V súlade s tým sa prach v oblastiach disku, ktoré sú najbližšie k hviezde, čoskoro zmení z „nedotknutých“ (malých a amorfných) na „spracované“ (väčšie a kryštalické) zrná.
Spektrálne pozorovanie kremičitanových zŕn v oblasti strednej infračervenej vlnovej dĺžky (okolo 10 μm) povie, či sú „nedotknuté“ alebo „spracované“. Predchádzajúce pozorovania diskov okolo mladých hviezd ukázali prítomnosť zmesi nedotknutého a spracovaného materiálu, ale zatiaľ nebolo možné zistiť, kde sa rôzne zrnká nachádzali na disku.
Vďaka stonásobnému zvýšeniu uhlového rozlíšenia pomocou VLTI a vysoko citlivého nástroja MIDI teraz podrobné infračervené spektrá rôznych oblastí protoplanetárnych diskov okolo troch novonarodených hviezd starých len niekoľko miliónov rokov ukazujú, že prach sa blíži hviezda je oveľa viac spracovaná ako prach vo vonkajších oblastiach disku. U dvoch hviezd (HD 144432 a HD 163296) je prach na vnútornom disku pomerne spracovaný, zatiaľ čo prach na vonkajšom disku je takmer nedotknutý. V tretej hviezde (HD 142527) sa prach spracováva na celom disku. V centrálnej oblasti tohto disku je extrémne spracovaný v súlade s úplne kryštalickým prachom.
Dôležitým záverom z pozorovaní VLTI je preto, že stavebné bloky pre planéty podobné Zemi sú od samého začiatku prítomné v kruhovitých diskoch. Je to veľmi dôležité, pretože to naznačuje, že planéty pozemského (skalnatého) typu, ako je Zem, sú s najväčšou pravdepodobnosťou celkom bežné v planetárnych systémoch, a to aj mimo slnečnej sústavy.
Neporušené kométy
Tieto pozorovania majú tiež dôsledky na štúdium komét. Niektoré - možno všetky - kométy v slnečnej sústave obsahujú nedotknutý (amorfný) aj spracovaný (kryštalický) prach. Kométy sa určite formovali vo veľkých vzdialenostiach od Slnka, vo vonkajších oblastiach slnečnej sústavy, kde bolo vždy veľmi chladné. Nie je preto jasné, ako môžu spracované prachové zrná skončiť v kométach.
V jednej teórii sa spracovaný prach dopravuje von z mladého Slnka turbulenciami v dosť hustom obvodovom disku. Iné teórie tvrdia, že spracovaný prach v kométach bol produkovaný lokálne v chladných oblastiach po oveľa dlhšiu dobu, napríklad nárazovými vlnami alebo bleskovými uzávermi na disku alebo častými zrážkami medzi väčšími úlomkami.
Dnešný tím astronómov dospel k záveru, že prvá teória je najpravdepodobnejším vysvetlením prítomnosti spracovaného prachu v kométach. To tiež znamená, že dlhodobé kométy, ktoré nás niekedy navštevujú z vonkajšej strany našej slnečnej sústavy, sú skutočne nedotknuté telá, ktoré siahajú do éry, keď ešte nebola vytvorená Zem a ostatné planéty.
Štúdie takýchto komét, najmä ak sa uskutočňujú in situ, preto poskytnú priamy prístup k pôvodnému materiálu, z ktorého bola vytvorená slnečná sústava.
Viac informácií
Výsledky uvedené v tomto dokumente ESO PR sú podrobnejšie uvedené vo výskumnom dokumente „Stavebné bloky planét v„ pozemskom “regióne protoplanetárnych diskov“, ktorý predložili Roy van Boekel a spoluautori (Nature, 25. novembra 2004). Pripomienky boli urobené v rámci programu včasnej demonštrácie vedy ESO.
Poznámky
[1]: Táto tlačová správa ESO sa vydáva v spolupráci s Astronomickým inštitútom Amsterdamskej univerzity v Holandsku (NOVA PR) a Max-Planckovým inštitútom pre astronómiu (Heidelberg, Nemecko (MPG PR)).
[2]: Tím tvoria Roy van Boekel, Michiel Min, Rens Waters, Carsten Dominik a Alex de Koter (Astronomický inštitút, Amsterdamská univerzita, Holandsko), Christoph Leinert, Olivier Chesneau, Uwe Graser, Thomas Henning, Rainer K. Hler a Frank Przygodda (Max-Planck-Inštitút Astronomie, Heidelberg, Nemecko), Andrea Richichi, Sebastien Morel, Francesco Paresce, Markus Schller a Markus Wittkowski (ESO), Walter Jaffe a Jeroen de Jong (Leiden Observatory) , Holandsko), Anne Dutrey a Fabien Malbet (Observatoire de Bordeaux, Francúzsko), Bruno Lopez (Observatoire de la Cote d'Azur, Nice, Francúzsko), Guy Perrin (LESIA, Observatoire de Paris, Francúzsko) a Thomas Preibisch (Max) -Planck-Institut f Radio Radioronronie, Bonn, Nemecko).
[3]: Nástroj MIDI je výsledkom spolupráce medzi nemeckými, holandskými a francúzskymi inštitúciami. Viac informácií nájdete v ESO PR 17/03 a ESO PR 25/02.
Pôvodný zdroj: ESO News Release
