Hubbleův obraz prstence kolem Fomalhautu. Obrazový kredit: Hubble. Klikni pro zvětšení.
Nejpodrobnější snímek Hubbleova kosmického dalekohledu NASA, který byl kdy pořízen na úzkém zaprášeném kruhu kolem blízké hvězdy Fomalhaut (HD 216956), nabízí nejsilnější důkaz, že na prstenu může gravitační tahat nepřátelská a neviditelná planeta.
HST jednoznačně ukazuje, že střed kruhu je neuvěřitelných 1,4 miliardy mil (15 astronomických jednotek) od hvězdy. Toto je vzdálenost rovnající se téměř polovině naší sluneční soustavy. Nejpravděpodobnější vysvětlení, jak uvedli astronomové, je, že neviditelná planeta pohybující se na eliptické oběžné dráze přetváří prsten gravitačním tahem. Geometricky zasažený prsten, nakloněný šikmo směrem k Zemi, by neměl tak velké vyrovnání, kdyby byl jednoduše ovlivněn samotnou Fomalhautovou gravitací.
Odsazení středu prstence od hvězdy bylo odvozeno z předchozích a delších pozorování na vlnových délkách pomocí submilimetrových dalekohledů na Mauna Kea, Havaj, Spitzerův kosmický dalekohled, Caltechova Submillimeter Observatory a použití teoretického modelování a fyzických předpokladů. Nyní Hubbleovy ostré obrázky přímo odhalují posun prstenu od Fomalhautu.
Tato nová pozorování poskytují silný důkaz, že alespoň jeden neviditelný planetární hmotný objekt obíhá kolem hvězdy. Hubble by detekoval objekt větší než planeta, například hnědého trpaslíka. "Naše nové obrázky Hubbleových prstů potvrzují ty dřívější hypotézy, že planeta narušuje kruh," řekl Paul Kalas z University of California v Berkeley. Prsten je podobný Kuiper Belt naší sluneční soustavy, obrovské nádrži ledového materiálu, která zbyla z tvorby planet naší sluneční soustavy.
Tato pozorování nabízejí nahlédnutí do formativních let naší sluneční soustavy, když planety hrály hru demolice derby se zbytky, které zbyly z formování naší planety, gravitačním rozptýlením mnoha objektů po vesmíru. Některý ledový materiál se možná srazil s planetami vnitřní sluneční soustavy a zavlažoval je vodou vytvořenou v chladnější vnější sluneční soustavě. Jiné úlomky mohly cestovat ven a tvořit Kuiperův pás a Oortův mrak, sférický mrak materiálu obklopující sluneční soustavu.
Pouze Hubble má vynikající optické rozlišení, aby vyřešil, že vnitřní hrana prstence je ostřejší než jeho vnější hrana, což je známkou toho, že objekt gravitačním způsobem vymetá materiál, jako je pluh odklízející sníh. Dalším klasickým podpisem vlivu planety je relativně úzká šířka prstence, asi 2,3 miliardy kilometrů (25 astronomických jednotek). Astronomové uvedli, že bez předmětu gravitačního udržování prstencového materiálu nedotčeného zůstanou rozprostřeny mnohem širší.
"To, co vidíme v tomto prstenu, je podobné tomu, co je vidět na snímcích kosmických lodí Cassini ze Saturnových úzkých prstenů." Na těchto obrázcích Saturnovy měsíce jsou „shepherdingem“ materiál prstenu a brání šíření prstenu, “řekl Kalas.
Podezřelá planeta může obíhat daleko od Fomalhautu, uvnitř vnitřního okraje prachového prstence, ve vzdálenosti 4,7 až 6,5 miliard mil (50 až 70 astronomických jednotek) od hvězdy. Prsten je 12 miliard mil (133 astronomických jednotek) od Fomalhautu, který je mnohem dále než naše nejvzdálenější planeta Pluto je od Slunce. Tato Hubbleova pozorování nedetekují domnělou planetu přímo, takže astronomové nemohou měřit její hmotnost. Místo toho budou provádět počítačové simulace dynamiky prstenu, aby odhadli hmotnost planety.
Kalas a spolupracovníci James R. Graham z Kalifornské univerzity v Berkeley a Mark Clampin z NASA Goddard Space Flight Center v Greenbelt, MD, zveřejní svá zjištění v čísle 23. června 2005 časopisu Nature.
Fomalhaut, 200 milionů let stará hvězda, je ve srovnání s naším vlastním 4,5 miliardovým rokem Sluncem pouhým kojencem. Je umístěn 25 světelných let od Slunce. Nachází se v souhvězdí Piscis Austrinus (Southern Fish), prsten Fomalhaut je desetkrát starší než disky s troskami pozorované dříve kolem hvězd AU Microscopii a Beta Pictoris, kde se mohou planety stále formovat. Pokud je naše sluneční soustava příkladem, planety by se měly kolem Fomalhautu utvořit do desítek milionů let po narození hvězdy.
Hubbleovy snímky také poskytují letmý pohled na vnější planetární oblast obklopující hvězdu jinou než naše Slunce. Mnoho z více než 100 planet detekovaných za naší sluneční soustavou obíhá v blízkosti svých hvězd. Většina současných technik detekce planet upřednostňuje nalezení planet, které jsou blízko jejich hvězd.
"Velikost Fomalhautova prachového prstence naznačuje, že ne všechny planetární systémy se tvoří a vyvíjejí stejným způsobem?" planetární architektury se mohou od hvězdy k hvězdě docela lišit, “vysvětlil Kalas. "Zatímco Fomalhautův prsten je analogický s Kuiperovým pásem, jeho průměr je čtyřikrát větší než průměr Kuiperova pásu."
Astronomové využili koronografu Advanced Camera for Surveys (ACS) na palubě Hubbleu, aby zablokovali světlo od jasné hvězdy, aby mohli vidět detaily v slabém kruhu.
"Koronograf ACS nabízí vysoký kontrast, což nám umožňuje vidět strukturu prstenu proti extrémně jasnému odlesku od Fomalhautu," řekl Clampin. "Toto pozorování je v současné době nemožné dělat na viditelných vlnových délkách bez Hubbleova kosmického dalekohledu." Skutečnost, že jsme to s Hubbleem dokázali odhalit, byla nečekaná, ale působivá. “
Kalas a jeho spolupracovníci použili Hubble po dobu pěti měsíců v roce 2004? 17. května, 2. srpna a 27. října? mapovat strukturu prstenu. Jedna strana prstenu musí být ještě zobrazena, protože přesahovala zorné pole kamery ACS. Astronomové budou toto léto používat Hubble k mapování celého prstenu. Očekávají, že další Hubbleova data odhalí, zda prsten má nějaké mezery, které by mohly být vytesány gravitačním vlivem neviditelného těla. Delší a hlubší expozice mohou také ukazovat, zda prstenec má ještě širší průměr, než je v současnosti vidět. Astronomové navíc změří barvy prstenu, aby určili jeho fyzikální vlastnosti, včetně složení.
Předchozí mapy tepelných emisí Fomalhautu ukázaly, že jedna strana prstence je teplejší než druhá strana, což naznačuje, že prstenec je mimo střed asi o polovinu vzdálenosti měřené Hubbleem. Tento rozdíl může být vysvětlen skutečností, že snímky ACS Hubbleovy struktury prstence jsou 100krát ostřejší než pozorování na delší vlnové délce, a tudíž poskytují mnohem přesnější výsledek. Nebo by tento nesoulad mohl znamenat, že velikost prstenu vypadá na jiných vlnových délkách odlišně.
Fomalhautův prachový kroužek byl objeven v roce 1983 v pozorováních provedených NASA Infrared Astronomical Satellite (IRAS). Systém je přesvědčivým cílem pro budoucí dalekohledy, jako je James Webb Space Telescope a Terrestrial Planet Finder, uvedl Kalas.
Původní zdroj: Hubble News Release
