Vědecky přesný model Beta Pictoris a jeho disku. Klikni pro zvětšení
Disky plynu a prachu, které obklopují novorozené hvězdy, jsou známé jako proto-planetární disky; které jsou považovány za regiony, kde se nakonec vytvoří planety. Tyto disky mizí s tím, jak hvězdy zrají, ale některé hvězdy lze stále vidět s oblakem materiálu kolem nich, který se nazývá trosky. Jedním z nejslavnějších z nich je disk obklopující Beta Pictoris, který se nachází jen 60 světelných let daleko.
Planety se tvoří v discích plynu a prachu, které obklopují nově narozené hvězdy. Takové disky se nazývají proto-planetární disky. Prach z těchto disků se stává skalnatými planetami jako je Země a vnitřními jádry obřích plynových planet, jako je Saturn. Tento prach je také úložištěm prvků, které tvoří základ života.
Proto-planetární disky mizí, jak hvězdy zrají, ale mnoho hvězd má tzv. Trosky. Astronomové předpokládají, že jakmile se objekty, jako jsou asteroidy a komety, zrodí z proto-planetárního disku, mohou srážky mezi nimi vytvořit sekundární prachový disk.
Nejznámějším příkladem takových prachových disků je ten, který obklopuje druhou nejjasnější hvězdu v souhvězdí Pictor, což znamená „malířský stojan“. Tato hvězda, známá jako Beta Pictoris nebo Beta Pic, je velmi blízkým sousedem Slunce, vzdáleným jen šedesát světelných let, a proto se dá snadno detailně studovat.
Beta Pic je dvakrát jasnější než Slunce, ale světlo z disku je mnohem slabší. Astronomové Smith a Terrile byli první, kdo detekoval toto slabé světlo v roce 1984, blokováním světla ze samotné hvězdy pomocí techniky zvané koronagrafie. Od té doby mnoho astronomů pozorovalo disk Beta Pic pomocí stále lepších nástrojů a pozemních a kosmických dalekohledů, aby podrobně pochopili místo narození planet a tím i život.
Tým astronomů z National Astronomical Observatory of Japan, Nagoya University a Hokkaido University poprvé kombinoval několik technologií, aby získal infračervený polarizační obraz disku Beta Pic s lepším rozlišením a vyšším kontrastem než kdykoli předtím: velký dalekohled ( dalekohled Subaru s velkým 8,2 metrů primárním zrcadlem), adaptivní optickou technologií a koronografickým zobrazovačem schopným pořizovat snímky světla s různými polarizacemi (Koronografický zobrazovač Subaru s adaptivní optikou, CIAO).
Velký aperturní dalekohled, zejména s vynikající zobrazovací kvalitou Subaru, umožňuje vidět slabé světlo ve vysokém rozlišení. Technologie adaptivní optiky omezuje zkreslení vlivu zemské atmosféry na světlo a umožňuje pozorování s vyšším rozlišením. Coronagraphy je technika pro blokování světla od jasného objektu takový jako hvězda, vidět slabé objekty blízko toho, takový jako planety a prach obklopovat hvězdu. Při pozorování polarizovaného světla lze odražené světlo odlišit od světla přicházejícího přímo z původního zdroje. Polarizace také obsahuje informace o velikosti, tvaru a vyrovnání světla odrážejícího prach.
S touto kombinací technologií se týmu podařilo pozorovat Beta Pic v infračerveném světle dva mikrometry ve vlnové délce s rozlišením jedné pětiny sekundy. Toto rozlišení odpovídá možnosti vidět jednotlivé zrno rýže z jedné míle daleko nebo hořčičné semeno z kilometru daleko. Dosažení tohoto rozlišení představuje obrovské zlepšení oproti srovnatelným předchozím polarimetrickým pozorováním z 90. let, která měla pouze rozlišení asi jednu a půl vteřiny.
Nové výsledky silně naznačují, že disk Beta Pic obsahuje planetesimály, asteroidy nebo objekty podobné kometám, které se srazí a vytvoří prach, který odráží hvězdné světlo.
Polarizace světla odraženého z disku může odhalit fyzikální vlastnosti disku, jako je složení, velikost a distribuce. Obrázek všech dvou mikrometrových vlnových délek ukazuje dlouhou tenkou strukturu disku viděnou téměř na okraji. Polarizace světla ukazuje, že deset procent ze dvou mikrometrů je polarizováno. Vzor polarizace ukazuje, že světlo je odrazem světla, které pocházelo z centrální hvězdy.
Analýza toho, jak se mění jas disku se vzdáleností od středu, ukazuje postupné snižování jasu s malou oscilací. Mírné oscilace v jasu odpovídá změnám v hustotě disku. Nejpravděpodobnějším vysvětlením je, že hustší regiony odpovídají tomu, kde se střetávají planetesimály. Podobné struktury byly pozorovány blíže ke hvězdě v dřívějších pozorováních na delších vlnových délkách pomocí přístroje Subaru's Coololed Mid-Infračervená kamera a spektrograf (COMICS) a dalších nástrojů.
Podobná analýza toho, jak se mění velikost polarizace se vzdáleností od hvězdy, ukazuje pokles polarizace ve vzdálenosti sto astronomických jednotek (astronomická jednotka je vzdálenost mezi Zemí a Sluncem). To odpovídá místu, kde také klesá jas, což naznačuje, že v této vzdálenosti od hvězdy je méně planetesimálů.
Když tým zkoumal modely disku Beta Pic, které mohou vysvětlit nová i stará pozorování, zjistili, že prach na disku Beta Pic je více než desetkrát větší než typické zrnka mezihvězdného prachu. Prachový disk Beta Pics je pravděpodobně vyroben z volných shluků prachu a ledu o velikosti mikrometrů jako drobné prachové zajíčky.
Tyto výsledky společně poskytují velmi silný důkaz, že disk obklopující Beta Pic je vytvářen tvorbou a srážkou planetesimálů. Úroveň detailů těchto nových informací upevňuje naše chápání prostředí, ve kterém se planety tvoří a vyvíjejí.
Motohide Tamura, který vede tým, říká, že „jen málo lidí bylo schopno studovat místo narození planet pozorováním polarizovaného světla velkým dalekohledem. Naše výsledky ukazují, že se jedná o velmi prospěšný přístup. Plánujeme rozšířit náš výzkum na další disky a získat ucelený obrázek o tom, jak se prach mění na planety. “
Tyto výsledky byly zveřejněny ve vydání Astrophysical Journal 20. dubna 2006.
Členové týmu: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (Nagoya University, California Institute of Technology), Hiroshi Kimura, Tetsuo Yamamoto (Hokkaido University)
Tento výzkum byl podpořen japonským ministerstvem školství, kultury, sportu, vědy a techniky prostřednictvím grantu na podporu vědeckého výzkumu v prioritních oblastech „Rozvoj extra solární planetární vědy“.
Původní zdroj: NAOJ News Release
