Σύμφωνα με την υπόθεση του νεφελώματος, τα αστέρια και τα συστήματα πλανητών τους σχηματίζονται από τεράστια σύννεφα σκόνης και αερίου. Αφού υποστεί βαρυτική κατάρρευση στο κέντρο (το οποίο δημιουργεί το αστέρι), η εναπομένουσα ύλη σχηματίζει έπειτα έναν δίσκο αύξησης σε τροχιά γύρω από αυτό. Με την πάροδο του χρόνου, αυτό το θέμα τροφοδοτείται στο αστέρι - επιτρέποντάς του να γίνει πιο τεράστιο - και οδηγεί επίσης στη δημιουργία ενός συστήματος πλανητών.
Και μέχρι αυτήν την εβδομάδα, η υπόθεση του νεφελώματος ήταν ακριβώς αυτό. Δεδομένης της σχετικής απόστασης και του γεγονότος ότι ο σχηματισμός αστεριών συστημάτων απαιτεί δισεκατομμύρια χρόνια, είναι πολύ δύσκολο να είμαστε σε θέση να παρακολουθήσουμε τη διαδικασία σε διάφορα στάδια. Αλλά χάρη στις προσπάθειες ομάδας ερευνητών από τις ΗΠΑ και την Ταϊβάν, οι αστρονόμοι έχουν πλέον καταγράψει την πρώτη σαφή εικόνα ενός νεαρού αστεριού που περιβάλλεται από έναν δίσκο προσαύξησης.
Όπως εξήγησαν στην εφημερίδα τους - «Πρώτη ανίχνευση της Ισημερινής Σκοτεινής Λωρίδας Σκόνης σε έναν Πρωτοστερικό Δίσκο στο Μήκος Κύματος του Υπομυλιόμετρου», που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό Επιστήμη προχωρά - αυτοί οι δίσκοι είναι δύσκολο να επιλυθούν χωρικά λόγω των μικρών τους μεγεθών. Ωστόσο, χρησιμοποιώντας το Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) - το οποίο προσφέρει άνευ προηγουμένου ανάλυση - κατάφεραν να επιλύσουν τον δίσκο ενός αστεριού και να τον μελετήσουν λεπτομερώς.
Το εν λόγω πρωτότυπο σύστημα είναι γνωστό ως HH 212, ένα σύστημα νεαρών αστεριών (40.000 ετών) που βρίσκεται στον αστερισμό του Ωρίωνα, περίπου 1300 έτη φωτός από τη Γη. Αυτό το σύστημα αστεριών είναι γνωστό για τον ισχυρό διπολικό πίδακα του - δηλαδή τις συνεχείς ροές ιονισμένου αερίου από τους πόλους του - το οποίο πιστεύεται ότι το προκαλεί να συσσωρεύσει την ύλη πιο αποτελεσματικά. Λόγω της ηλικίας του και της θέσης του σε σχέση με τη Γη, αυτό το σύστημα πρωτοστατών υπήρξε δημοφιλής στόχος για τους αστρονόμους στο παρελθόν.
Βασικά, το γεγονός ότι βρίσκεται ακόμη σε πρώιμη φάση σχηματισμού (και το γεγονός ότι μπορεί να προβληθεί από την αρχή) καθιστά το σύστημα αστεριών ιδανικό για τη μελέτη της εξέλιξης των αστεριών χαμηλής μάζας. Ωστόσο, οι προηγούμενες αναζητήσεις είχαν μέγιστη ανάλυση 200 AU, πράγμα που σήμαινε ότι οι αστρονόμοι μπόρεσαν να πάρουν μόνο μια υπόδειξη ενός μικρού σκονισμένου δίσκου. Αυτός ο δίσκος εμφανίστηκε ως πεπλατυσμένος φάκελος, περιστρεφόμενος προς το πρωτόστρωμα στο κέντρο.
Όμως με την ανάλυση της ALMA (8 AU ή 25 φορές υψηλότερη), η ερευνητική ομάδα όχι μόνο μπόρεσε να ανιχνεύσει τον δίσκο προσαύξησης, αλλά και κατάφερε να επιλύσει χωρικά τις εκπομπές σκόνης του σε μήκος κύματος υπολιμέτρου. Όπως είπε ο Chin-Fei Lee - ερευνητής στο Ινστιτούτο Αστρονομίας και Αστροφυσικής της Ακαδημίας Sinica (ASIAA) στην Ταϊβάν και ο κύριος συγγραφέας στο έγγραφο - είπε σε δελτίο τύπου της ALMA:
«Είναι τόσο εκπληκτικό να βλέπεις μια τόσο λεπτομερή δομή ενός πολύ μικρού δίσκου προσαύξησης. Για πολλά χρόνια, οι αστρονόμοι έψαχναν δίσκους συσσώρευσης στην πρώτη φάση σχηματισμού αστεριών, για να προσδιορίσουν τη δομή τους, τον τρόπο με τον οποίο σχηματίζονται και τον τρόπο με τον οποίο λαμβάνει χώρα η διαδικασία αύξησης. Τώρα χρησιμοποιώντας το ALMA με την πλήρη ισχύ ανάλυσης, όχι μόνο ανιχνεύουμε έναν δίσκο προσαύξησης, αλλά και τον επιλύουμε, ειδικά την κάθετη δομή του, λεπτομερώς. "
Αυτό που παρατήρησαν ήταν ένας δίσκος με ακτίνα περίπου 60 αστρονομικών μονάδων, ο οποίος είναι ελαφρώς μεγαλύτερος από την απόσταση από τον Ήλιο και την εξωτερική άκρη του ιμάντα Kuiper (50 AU). Σημείωσαν επίσης ότι ο δίσκος διακυβεύτηκε από πυριτικά ορυκτά, σίδηρο και άλλες διαστρικές ύλες και αποτελούταν από ένα εμφανές σκοτεινό στρώμα του ισημερινού που ήταν τοποθετημένο ανάμεσα σε δύο φωτεινότερα στρώματα.
Αυτή η αντίθεση μεταξύ φωτεινών και σκοτεινών τμημάτων οφειλόταν σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλό οπτικό βάθος κοντά στο κεντρικό επίπεδο του δίσκου. Εν τω μεταξύ, τα στρώματα πάνω και κάτω από το κεντρικό επίπεδο έδειξαν μεγαλύτερη απορρόφηση τόσο στα οπτικά όσο και στα μήκη κύματος φωτός σχεδόν υπέρυθρου. Λόγω αυτής της πολυεπίπεδης εμφάνισης, η ερευνητική ομάδα το χαρακτήρισε σαν «χάμπουργκερ».
Αυτές οι παρατηρήσεις είναι συναρπαστικά νέα για την αστρονομική κοινότητα και όχι μόνο επειδή είναι οι πρώτες. Επιπλέον, αντιπροσωπεύουν επίσης μια νέα ευκαιρία να μελετήσουν μικρούς δίσκους γύρω από τα νεότερα πρωτοστάτα. Και με τα είδη απεικόνισης υψηλής ανάλυσης που πραγματοποιούνται πιθανώς από την ALMA και άλλα τηλεσκόπια επόμενης γενιάς, οι αστρονόμοι θα μπορούν να θέσουν νέους και ισχυρότερους περιορισμούς στις θεωρίες που σχετίζονται με το σχηματισμό δίσκων.
Όπως ο Zhi-Yun Li από το Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια (ο συν-συγγραφέας της μελέτης) το έθεσε:
«Στην πρώτη φάση σχηματισμού αστεριών, υπάρχουν θεωρητικές δυσκολίες στην παραγωγή ενός τέτοιου δίσκου, επειδή τα μαγνητικά πεδία μπορούν να επιβραδύνουν την περιστροφή του υλικού που καταρρέει, εμποδίζοντας τον σχηματισμό ενός τέτοιου δίσκου γύρω από ένα πολύ νέο πρωτόστατο. Αυτό το νέο εύρημα υπονοεί ότι η επιβράδυνση των μαγνητικών πεδίων στο σχηματισμό δίσκου μπορεί να μην είναι τόσο αποτελεσματική όσο νομίζαμε προηγουμένως. "
Μια ευκαιρία να παρακολουθήσετε αστέρια και πλανητικά συστήματα στην πρώτη φάση σχηματισμού τους και μια ευκαιρία να δοκιμάσουμε τις θεωρίες μας για το πώς γίνονται όλα; Σίγουρα δεν είναι κάτι που συμβαίνει καθημερινά!
Και φροντίστε να απολαύσετε αυτό το βίντεο της παρατήρησης, με ευγένεια του ALMA και αφηγημένο από τον Δρ Lee:
