Ένα επιστημονικά ακριβές μοντέλο Beta Pictoris και ο δίσκος του. Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Οι δίσκοι αερίου και σκόνης που περιβάλλουν τα νεογέννητα αστέρια είναι γνωστοί ως πρωτο-πλανητικοί δίσκοι. που πιστεύεται ότι είναι περιοχές όπου τελικά σχηματίζονται πλανήτες. Αυτοί οι δίσκοι εξαφανίζονται καθώς τα αστέρια ωριμάζουν, αλλά ορισμένα αστέρια εξακολουθούν να φαίνονται με ένα σύννεφο υλικού γύρω τους που ονομάζεται δίσκοι συντρίμμια. Ένα από τα πιο διάσημα από αυτά είναι ο δίσκος που περιβάλλει το Beta Pictoris, που βρίσκεται μόλις 60 έτη φωτός μακριά.
Οι πλανήτες σχηματίζονται σε δίσκους αερίου και σκόνης που περιβάλλουν νεογέννητα αστέρια. Τέτοιοι δίσκοι ονομάζονται πρωτο-πλανητικοί δίσκοι. Η σκόνη σε αυτούς τους δίσκους γίνεται βραχώδεις πλανήτες όπως η Γη και οι εσωτερικοί πυρήνες γιγαντιαίων πλανητών αερίου όπως ο Κρόνος. Αυτή η σκόνη είναι επίσης ένα αποθετήριο στοιχείων που αποτελούν τη βάση της ζωής.
Πρωτο-πλανητικοί δίσκοι εξαφανίζονται καθώς τα αστέρια ωριμάζουν, αλλά πολλά αστέρια έχουν αυτό που ονομάζεται συντρίμμια. Οι αστρονόμοι υποθέτουν ότι μόλις γεννηθούν αντικείμενα όπως αστεροειδείς και κομήτες από τον πρωτο-πλανητικό δίσκο, συγκρούσεις μεταξύ τους μπορούν να παράγουν έναν δευτερεύοντα δίσκο σκόνης.
Το πιο γνωστό παράδειγμα τέτοιων δίσκων σκόνης είναι αυτό που περιβάλλει το δεύτερο φωτεινότερο αστέρι στον αστερισμό Pictor, που σημαίνει «καβαλέτο του ζωγράφου». Αυτό το αστέρι, γνωστό ως Beta Pictoris ή Beta Pic, είναι πολύ στενός γείτονας του Ήλιου, μόλις εξήντα έτη φωτός μακριά, και επομένως εύκολο να μελετηθεί με μεγάλη λεπτομέρεια.
Το Beta Pic είναι διπλάσιο από το Ήλιο, αλλά το φως από το δίσκο είναι πολύ πιο αχνό. Οι αστρονόμοι Smith και Terrile ήταν οι πρώτοι που ανίχνευσαν αυτό το αμυδρά φως το 1984, μπλοκάροντας το φως από το ίδιο το αστέρι χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται coronagraphy. Έκτοτε, πολλοί αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει τον δίσκο Beta Pic χρησιμοποιώντας ολοένα καλύτερα όργανα και τηλεσκόπια εδάφους και διαστήματος για να κατανοήσουν λεπτομερώς τον τόπο γέννησης των πλανητών και επομένως τη ζωή.
Μια ομάδα αστρονόμων από το Εθνικό Αστεροσκοπικό Παρατηρητήριο της Ιαπωνίας, το Πανεπιστήμιο Nagoya και το Πανεπιστήμιο Hokkaido συνδύασαν για πρώτη φορά αρκετές τεχνολογίες για να αποκτήσουν μια εικόνα υπέρυθρης πόλωσης του δίσκου Beta Pic με καλύτερη ανάλυση και υψηλότερη αντίθεση από ποτέ: ένα μεγάλο τηλεσκόπιο διαφράγματος ( το τηλεσκόπιο Subaru, με τον μεγάλο πρωτογενή καθρέφτη 8,2 μέτρων), προσαρμοστική οπτική τεχνολογία και ένα κορανογραφικό σύστημα απεικόνισης με δυνατότητα λήψης εικόνων φωτός με διαφορετικές πόλωση (το Subaru's Coronagraphic Imager with Adaptive Optics, CIAO).
Ένα μεγάλο τηλεσκόπιο διαφράγματος, ειδικά με την εξαιρετική ποιότητα απεικόνισης του Subaru, επιτρέπει την εξασθένιση του εξασθενημένου φωτός σε υψηλή ανάλυση. Η τεχνολογία προσαρμοστικής οπτικής μειώνει τα παραμορφωτικά αποτελέσματα της ατμόσφαιρας της Γης στο φως, επιτρέποντας παρατηρήσεις υψηλότερης ανάλυσης. Το Coronagraphy είναι μια τεχνική για τον αποκλεισμό του φωτός από ένα φωτεινό αντικείμενο, όπως ένα αστέρι, για να δείτε πιο αμυδρά αντικείμενα κοντά του, όπως πλανήτες και σκόνη που περιβάλλουν ένα αστέρι. Παρατηρώντας το πολωμένο φως, το ανακλώμενο φως μπορεί να διακριθεί από το φως που προέρχεται απευθείας από την αρχική του πηγή. Η πόλωση περιέχει επίσης πληροφορίες σχετικά με το μέγεθος, το σχήμα και την ευθυγράμμιση του φωτός που αντανακλά τη σκόνη.
Με αυτόν τον συνδυασμό τεχνολογιών, η ομάδα κατάφερε να παρατηρήσει το Beta Pic σε υπέρυθρο φως δύο μικρόμετρα σε μήκος κύματος σε ανάλυση του πέμπτου του τόξου. Αυτό το ψήφισμα αντιστοιχεί στο να βλέπεις έναν μεμονωμένο κόκκο ρυζιού από ένα μίλι μακριά ή έναν μουστάρδα από ένα χιλιόμετρο μακριά. Η επίτευξη αυτού του ψηφίσματος αντιπροσωπεύει μια τεράστια βελτίωση σε σύγκριση με προηγούμενες πολωμετρικές παρατηρήσεις από τη δεκαετία του 1990 που είχαν μόνο αναλύσεις περίπου ενάμισι τόξου.
Τα νέα αποτελέσματα υποδηλώνουν έντονα ότι ο δίσκος της Beta Pic περιέχει πλανητικά σχήματα, αστεροειδή ή κομήτες, που συγκρούονται για να δημιουργήσουν σκόνη που αντανακλά το φως του αστεριού.
Η πόλωση του φωτός που ανακλάται από το δίσκο μπορεί να αποκαλύψει τις φυσικές ιδιότητες του δίσκου, όπως σύνθεση, μέγεθος και κατανομή. Μια εικόνα και του φωτός μήκους κύματος των δύο μικρομέτρων δείχνει τη μακριά λεπτή δομή του δίσκου που φαίνεται σχεδόν άκρη. Η πόλωση του φωτός δείχνει ότι το δέκα τοις εκατό του φωτός των δύο μικρομέτρων είναι πολωμένο. Το μοτίβο πόλωσης δείχνει ότι το φως είναι μια αντανάκλαση του φωτός που προήλθε από το κεντρικό αστέρι.
Μια ανάλυση του τρόπου με τον οποίο αλλάζει η φωτεινότητα του δίσκου με την απόσταση από το κέντρο δείχνει μια σταδιακή μείωση της φωτεινότητας με μια μικρή ταλάντωση. Η ελαφρά ταλάντωση στη φωτεινότητα αντιστοιχεί σε διακυμάνσεις στην πυκνότητα του δίσκου. Η πιο πιθανή εξήγηση είναι ότι οι πυκνότερες περιοχές αντιστοιχούν στο σημείο όπου συγκρούονται τα πλανητικά πλάσματα. Παρόμοιες δομές έχουν παρατηρηθεί πιο κοντά στο αστέρι σε προηγούμενες παρατηρήσεις σε μεγαλύτερα μήκη κύματος χρησιμοποιώντας την κάμερα και τον φασματογράφο COOLed Mid-Infrared (COMICS) του Subaru και άλλα όργανα.
Μια παρόμοια ανάλυση του τρόπου με τον οποίο η ποσότητα της πόλωσης αλλάζει με την απόσταση από το αστέρι δείχνει μείωση της πόλωσης σε απόσταση εκατό αστρονομικών μονάδων (μια αστρονομική μονάδα είναι η απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου). Αυτό αντιστοιχεί σε μια τοποθεσία όπου η φωτεινότητα μειώνεται επίσης, υποδηλώνοντας ότι σε αυτήν την απόσταση από το αστέρι υπάρχουν λιγότερα πλανητικά πλάσματα.
Καθώς η ομάδα διερεύνησε μοντέλα του δίσκου Beta Pic που μπορούν να εξηγήσουν τόσο τις νέες όσο και τις παλιές παρατηρήσεις, διαπίστωσαν ότι η σκόνη στο δίσκο του Beta Pic είναι περισσότερο από δέκα φορές μεγαλύτερη από τους τυπικούς κόκκους της διαστρικής σκόνης. Ο δίσκος σκόνης Beta Pics είναι πιθανώς κατασκευασμένος από χαλαρές συστάδες σκόνης και πάγου μεγέθους μικρομέτρου, όπως μικροσκοπικά κουνελάκια μεγέθους βακτηρίων.
Μαζί, αυτά τα αποτελέσματα παρέχουν πολύ ισχυρές ενδείξεις ότι ο δίσκος που περιβάλλει το Beta Pic δημιουργείται από το σχηματισμό και τη σύγκρουση πλανητικών εικόνων. Το επίπεδο λεπτομέρειας αυτής της νέας πληροφορίας ενισχύει την κατανόησή μας για το περιβάλλον στο οποίο σχηματίζονται και αναπτύσσονται οι πλανήτες.
Ο Motohide Tamura που ηγείται της ομάδας λέει «λίγοι άνθρωποι κατάφεραν να μελετήσουν τον τόπο γέννησης των πλανητών παρατηρώντας το πολωμένο φως με ένα μεγάλο τηλεσκόπιο. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι αυτή είναι μια πολύ ικανοποιητική προσέγγιση. Σκοπεύουμε να επεκτείνουμε την έρευνά μας σε άλλους δίσκους, για να πάρουμε μια ολοκληρωμένη εικόνα για το πώς η σκόνη μετατρέπεται σε πλανήτες. "
Αυτά τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στην έκδοση Astrophysical Journal στις 20 Απριλίου 2006.
Μέλη της ομάδας: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (Πανεπιστήμιο Nagoya, Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια), Hiroshi Kimura, Tetsuo Yamamoto (Πανεπιστήμιο Hokkaido)
Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Υπουργείο Παιδείας, Πολιτισμού, Αθλητισμού, Επιστημών και Τεχνολογίας της Ιαπωνίας μέσω μιας επιχορήγησης για επιστημονική έρευνα σε περιοχές προτεραιότητας για την «Ανάπτυξη της εξωηλιακής πλανητικής επιστήμης».
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο Τύπου NAOJ
