Научно точен модел на Beta Pictoris и неговия диск. Щракнете за уголемяване
Дисковете с газ и прах, които заобикалят новородени звезди, са известни като протопланетни дискове; които се смятат за региони, в които в крайна сметка ще се формират планети. Тези дискове изчезват, когато звездите узряват, но някои звезди все още могат да се видят с облак от материал около тях, наречен отломки дискове. Един от най-известните от тях е дискът около Beta Pictoris, разположен само на 60 светлинни години.
Планетите се образуват в дискове от газ и прах, които обграждат новородени звезди. Такива дискове се наричат протопланетни дискове. Прахът в тези дискове се превръща в скалисти планети като Земята и вътрешните ядра на гигантски газови планети като Сатурн. Този прах е и хранилище от елементи, които формират основата на живота.
Протопланетарните дискове изчезват, когато звездите узряват, но много звезди имат това, което се нарича дискови отломки. Астрономите хипотезират, че след като обектите като астероиди и комети се родят от протопланетарния диск, сблъсъците между тях могат да произведат вторичен диск с прах.
Най-известният пример за такива прахообразни дискове е този около втората най-ярка звезда в съзвездието Pictor, което означава „мольберт на риза“. Тази звезда, известна като Бета Пикорис или Бета Пик, е много близка съседка на Слънцето, само на шестдесет светлинни години, и следователно лесна за изучаване с много подробности.
Beta Pic е два пъти по-ярка от Слънцето, но светлината от диска е много по-слаба. Астрономите Смит и Терил бяха първите, които откриха тази слаба светлина през 1984 г., като блокираха светлината от самата звезда, използвайки техника, наречена коронаграфия. Оттогава много астрономи наблюдават диска Beta Pic, използвайки все по-добри инструменти и телескопи, базирани на земята и космоса, за да разберат подробно мястото на раждане на планетите, а оттам и живота.
Екип от астрономи от Националната астрономическа обсерватория на Япония, Университета Нагоя и Университета Хокайдо комбинираха няколко технологии за първи път, за да получат инфрачервено поляризационно изображение на диска Beta Pic с по-добра разделителна способност и по-висок контраст от всякога: голям телескоп с диафрагма ( телескопът Subaru, с голямото си 8,2 метра първично огледало), адаптивна технология за оптика и коронаграфски апарат, способен да прави снимки на светлина с различна поляризация (Coronagraphic Imager на Subaru с адаптивна оптика, CIAO).
Голям телескоп с диафрагма, особено с голямото качество на изображенията на Subaru, позволява да се вижда слаба светлина с висока разделителна способност. Технологията на адаптивната оптика намалява влиянието на изкривяването на земната атмосфера върху светлината, което позволява наблюдения с по-висока разделителна способност. Коронаграфията е техника за блокиране на светлина от ярък обект като звезда, за да се видят по-бледи обекти близо до нея, като планети и прах, заобикалящи звезда. Наблюдавайки поляризирана светлина, отразената светлина може да бъде разграничена от светлината, идваща директно от нейния първоначален източник. Поляризацията съдържа също информация за размера, формата и подравняването на светлината, отразяваща праха.
С тази комбинация от технологии екипът успя да наблюдава Beta Pic в инфрачервена светлина два микрометра с дължина на вълната при разделителна способност пета от арсекундата. Тази резолюция съответства на възможността да видите отделно зърно ориз от една миля или синапено семе от километър. Постигането на тази резолюция представлява огромно подобрение в сравнение с подобни предишни поляриметрични наблюдения от 90-те години, които имаха разделителна способност само около половина и половина секунди.
Новите резултати категорично предполагат, че дискът на Beta Pic съдържа пластезимали, астероиди или подобни на комета обекти, които се сблъскват, за да генерират прах, отразяващ звездна светлина.
Поляризацията на светлината, отразена от диска, може да разкрие физическите свойства на диска като състав, размер и разпределение. Изображение на всичките светлини с дължина на вълната с два микрометра показва дългата тънка структура на диска, видяна почти на ръба. Поляризацията на светлината показва, че десет процента от светлината от два микрометра е поляризирана. Моделът на поляризация показва, че светлината е отражение на светлината, възникнала от централната звезда.
Анализ на това как яркостта на диска се променя с разстояние от централния показва постепенно намаляване на яркостта с малко трептене. Лекото колебание в яркостта съответства на вариациите в плътността на диска. Най-вероятното обяснение е, че по-плътните региони съответстват на мястото, където се сблъскват пластезимали. Подобни структури са били наблюдавани по-близо до звездата в по-ранни наблюдения при по-големи дължини на вълната, използвайки CO-Ohled средно-инфрачервена камера и спектрограф на Subaru (COMICS) и други инструменти.
Подобен анализ на това как количеството на поляризацията се променя с разстояние от звездата показва намаляване на поляризацията на разстояние от сто астрономически единици (астрономическа единица е разстоянието между Земята и Слънцето). Това съответства на място, където яркостта също намалява, което предполага, че на това разстояние от звездата има по-малко планетесимали.
Докато екипът изследва модели на Beta Pic диска, които могат да обяснят както новите, така и старите наблюдения, те откриха, че прахът в диска на Beta Pic е повече от десет пъти по-голям от типичните зърна на междузвезден прах. Праховият диск Beta Pics вероятно е направен от разрохкани буци прах и лед с размер на микрометър като миниатюрни зайчета с размер на бактерии.
Заедно тези резултати дават много силни доказателства, че дискът около Beta Pic се генерира от образуването и сблъсъка на планетесимали. Нивото на детайлност на тази нова информация затвърждава нашето разбиране за средата, в която планетите се формират и развиват.
Мотохиде Тамура, който ръководи екипа, казва, че „малко хора са успели да изучат мястото на раждане на планетите, наблюдавайки поляризирана светлина с голям телескоп. Нашите резултати показват, че това е много полезен подход. Ние планираме да разширим нашите изследвания към други дискове, за да получим цялостна картина как прахът се трансформира в планети. “
Тези резултати бяха публикувани в изданието на Astrophysical Journal от 20 април 2006 г.
Членове на екипа: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (Университет Нагоя, Калифорнийски технологичен институт), Hiroshi Kimura, Tetsuo Yamamoto (University of Hokakaido)
Това изследване беше подкрепено от Министерството на образованието, културата, спорта, науката и технологиите на Япония чрез безвъзмездна помощ за научни изследвания на приоритетни области за „Развитие на извън слънчева планетарна наука“.
Оригинален източник: News News Release
