Една от най-горещите в момента астрофизични теми - ловът на подобни на Земята планети около други звезди - току-що получи важен тласък от нови спектрални наблюдения с инструмента MIDI на ESO VLT Interferometer (VLTI).
Международен екип от астрономи [2] е получил уникални инфрачервени спектри на праха в най-вътрешните райони на протопланетарните дискове около три млади звезди - сега в състояние, вероятно много подобно на това на нашата Слънчева система в момента, около 4500 преди милиони години.
Съобщавайки в седмичния брой на научното списание Nature и благодарение на неравния, остър и проникващ поглед на интерферометрията, те показват, че и в трите правилни съставки присъстват на правилното място, за да започнат формирането на скалисти планети при тези звезди.
„Пясък“ във вътрешните участъци на звездни дискове
Слънцето се е родило преди около 4500 милиона години от студен и масивен облак от междузвезден газ и прах, който се срути под собственото си гравитационно дърпане. Около младата звезда имаше прашен диск, в който по-късно са се образували Земята и други планети, както и кометите и астероидите.
Тази епоха отдавна няма, но все пак може да станем свидетели на същия този процес, като наблюдаваме инфрачервеното излъчване от много млади звезди и прашните протопланетарни дискове около тях. Досега обаче наличната апаратура не позволява проучване на разпределението на различните компоненти на праха в такива дискове; дори най-близките известни са твърде далеч за най-добрите единични телескопи, за да ги разрешат. Но сега, както обяснява Франческо Паресче, учен по проекта за интерферометър VLT и член на екипа от ESO, „С VLTI можем да комбинираме светлината от два добре отделени големи телескопа, за да получим безпрецедентна ъглова резолюция. Това ни позволи за първи път да надникнем директно в най-вътрешната област на дисковете около някои близки млади звезди, точно там, където очакваме планети като нашата Земя да се формират или скоро ще се образуват ”.
По-конкретно, нови интерферометрични наблюдения на три млади звезди от международен екип [2], използвайки комбинираната мощност на два 8,2-метрови VLT телескопа на стотина метра една от друга, са постигнали достатъчна острота на изображението (около 0,02 дъга) за измерване на инфрачервената емисия от вътрешната област на дисковете около три звезди (съответстваща приблизително на размера на земната орбита около Слънцето) и излъчването от външната част на тези дискове. Съответните инфрачервени спектри предоставиха решаваща информация за химичния състав на праха в дисковете, както и за средния размер на зърното.
Тези наблюдения показват, че вътрешната част на дисковете е много богата на кристални силикатни зърна („пясък“) със среден диаметър около 0,001 mm. Те се образуват чрез коагулация на много по-малки, аморфни прахови зърна, които са навсякъде в междузвездния облак, родили звездите и техните дискове.
Изчисленията на модела показват, че кристалните зърна трябва да присъстват изобилно във вътрешната част на диска по време на формирането на Земята. Всъщност метеоритите в нашата собствена слънчева система са съставени главно от този вид силикат.
Холандският астроном Ренс Уотърс, член на екипа от Астрономическия институт на Амстердамския университет, е ентусиазиран: „С всички съставки на мястото и образуването на по-големи зърна от прах вече започна, образуването на по-големи и по-големи парчета камък и , най-накрая, подобни на Земята планети от тези дискове са почти неизбежни! “
Преобразуване на зърната
От известно време е известно, че по-голямата част от праха в дисковете около новородени звезди е съставена от силикати. В наталния облак този прах е аморфен, т.е. атомите и молекулите, които образуват прахово зърно, се събират по хаотичен начин, а зърната са пухкави и много малки, обикновено с размер около 0,0001 mm. Обаче в близост до младата звезда, където температурата и плътността са най-високи, праховите частици в циркулярния диск са склонни да се слепят, така че зърната да станат по-големи. Освен това прахът се нагрява от звездно излъчване и това кара молекулите в зърната да се подреждат отново в геометрични (кристални) модели.
Съответно, прахът в дисковите райони, които са най-близо до звездата, скоро се трансформира от „девствени“ (малки и аморфни) в „преработени“ (по-големи и кристални) зърна.
Спектралните наблюдения на силикатните зърна в средната инфрачервена област с дължина на вълната (около 10 m) ще покажат дали те са "девствени" или "преработени". По-ранните наблюдения на дискове около млади звезди показват, че е налице смес от девствен и обработен материал, но засега беше невъзможно да се каже къде са останали различните зърна в диска.
Благодарение на стократното увеличение на ъгловата разделителна способност с VLTI и високочувствителния MIDI инструмент, подробните инфрачервени спектри на различните области на протопланетните дискове около три новородени звезди, само на няколко милиона години, сега показват, че прахът близо до звездата е много по-обработена от праха във външните дискови участъци. При две звезди (HD 144432 и HD 163296) прахът във вътрешния диск е доста обработен, докато прахът във външния диск е почти девствен. В третата звезда (HD 142527) прахът се обработва в целия диск. В централния участък на този диск той е изключително обработен, съответстващ на напълно кристален прах.
Важно заключение от наблюденията на VLTI е, че строителните блокове за планети, подобни на Земята, присъстват в циркулярни дискове от самото начало. Това е от голямо значение, тъй като показва, че планетите от земния (скалистия) тип като Земята най-вероятно са доста често срещани в планетарните системи, също извън Слънчевата система.
Девствените комети
Настоящите наблюдения също имат отражение върху изучаването на комети. Някои - може би всички - комети в Слънчевата система съдържат девствен (аморфен) и обработен (кристален) прах. Кометите определено са се образували на големи разстояния от Слънцето, във външните райони на Слънчевата система, където винаги е било много студено. Следователно не е ясно как преработените прахови зърна могат да се окажат в комети.
В една теория преработеният прах се пренася навън от младото Слънце чрез турбуленция в доста плътния циркуларен диск. Други теории твърдят, че преработеният прах в комети е произведен локално в студените райони за много по-дълго време, може би от ударни вълни или мълнии в диска, или от чести сблъсъци между по-големи фрагменти.
Сегашният екип от астрономи заключава, че първата теория е най-вероятното обяснение за наличието на преработен прах в комети. Това също предполага, че кометите за дълъг период, които понякога ни посещават от външните достижения на нашата Слънчева система, са наистина девствени тела, датиращи от епоха, когато Земята и другите планети все още не са били формирани.
Проучванията на такива комети, особено когато се извършват на място, ще осигурят директен достъп до оригиналния материал, от който е формирана слънчевата система.
Повече информация
Резултатите, докладвани в този PR на ЕСО, са представени по-подробно в изследователски документ „Строителните блокове на планетите в„ земния “регион на протопланетарните дискове“, от Рой ван Бокел и съавтори (Nature, 25 ноември 2004 г.). Наблюденията бяха направени в хода на ранната научна демонстрационна програма на ЕСО.
бележки
[1]: Това съобщение за пресата на ESO се издава в сътрудничество с Астрономическия институт на Амстердамския университет, Холандия (NOVA PR) и Max-Planck-Institut fr r Astronomie (Хайделберг, Германия (MPG PR)).
[2]: Екипът се състои от Рой ван Бокел, Мичиел Мин, Ренс Уотърс, Карстен Доминик и Алекс де Котер (Астрономически институт, Университет в Амстердам, Холандия), Кристоф Лайнерт, Оливие Чесно, Уве Грейзер, Томас Хенинг, Райнер К ? hler и Frank Przygodda (Max-Planck-Institut f? r Astronomie, Хайделберг, Германия), Andrea Richichi, Sebastien Morel, Francesco Paresce, Markus Sch? ller и Markus Wittkowski (ESO), Walter Jaffe и Jeroen de Jong (Leiden Observatory , Холандия), Ан Дътре и Фабиен Малбет (Observatoire de Bordeaux, Франция), Бруно Лопес (Observatoire de la Cote d'Azur, Ница, Франция), Гай Перин (LESIA, Observatoire de Paris, Франция) и Томас Прейбиш (Max -Planck-Institut за радиоастрономия, Бон, Германия).
[3]: Инструментът MIDI е резултат от сътрудничество между немски, холандски и френски институти. Вижте ESO PR 17/03 и ESO PR 25/02 за повече информация.
Оригинален източник: ESO News Release
