Nové snímky relativně blízkého protoplanetárního disku, pořízené dalekohledem Subaru na Mauna Kea, ukazují podivné oblouky ve tvaru banánů obklopující centrální jádro. Nejpravděpodobnějším vysvětlením těchto oblouků je, že existuje další objekt obíhající kolem hvězdy; buď doprovodná hvězda nebo velká planeta, a gravitační interakce tohoto doprovodu narušuje disk materiálu. Protoplanetární disk, známý jako HT142527, se nachází 650 světelných let od Země.
Bližší pohled na protoplanetární disk kolem mladé hvězdy dvěma týmy astronomů pomocí dalekohledu Subaru na Mauna Kea vedl k neočekávanému objevení dvou oblouků ve tvaru banánů proti sobě. Disk, který obklopuje hvězdu HD142527, také ukazuje mezeru, která by mohla být bouřlivým rodištěm planety, a prodloužený oblouk, který by se mohl vytvořit při nedávném setkání s hvězdným sousedem. Tento objev přidává ještě více rozmanitosti k ohromující rozmanitosti protoplanetárních tvarů disků - od koblih po spirály - které astronomové objevují, když studují porodní základny planet kolem jiných hvězd.
Astronomové použili dva různé nástroje na Subaru k pozorování disku kolem HD 142527. Tým z Nagoya University, Národní astronomické observatoře Japonska / University of Advanced Study (NAOJ / Sokendai) a Kobe University pozoroval protoplanetární disk pomocí Coronagraphic Imager s adaptivní optikou (CIAO) v blízké infračervené oblasti při 1,65 a 2,2 mikronech s rozlišením 0,13 sekundy. To umožnilo týmu vidět podrobnosti o disku v měřítku srovnatelném s oběžnou dráhou Uranu a Neptunu v naší vlastní sluneční soustavě. Technologie adaptivní optiky minimalizovala vliv zemské atmosféry na zlepšení kvality obrazu. K úspěšným pozorováním přispěla také koronagrafie, která skrývala centrální hvězdu, aby kolem ní bylo snazší detekovat slabší materiál.
Další soubor pozorování vědců z Tokijské univerzity, Japonské agentury pro průzkum vesmíru (JAXA), NAOJ / Sokendai a Ibaraki University se zaměřil na protoplanetární disk ve středních infračervených vlnových délkách 18,8 a 24,5 mikronů pomocí Subaru's Cooled Mid-Infrared Camera a Spectrograph (COMICS). Snímky s prostorovým rozlišením 0,5 arcsekundy a 0,6 arcsekundy ukazují záření vyzařované diskem mimo 100 astronomických jednotek nebo trojnásobnou vzdálenost mezi Neptunem a Sluncem. Je to poprvé, kdy byl protoplanetární disk detekován ve střední infračervené oblasti na takovou vzdálenost.
Infračervená pozorování se také rozprostírají blíže k hvězdě a odhalují jasnou mezeru mezi dvěma samostatnými strukturami: kompaktní disk o průměru asi 80 astronomických jednotek v poloměru a rozšířený disk, který odráží tvar dělených banánů pozorovaný v blízkých infračervených pozorováních a sahá až k poloměru 170 astronomických jednotek. U obrazů blízkých infračervených i středních infračervených paprsků je rozdíl v jasu na opačných stranách rozšířeného disku způsoben nakloněním disku. Strana dál od nás je slabší v blízké infračervené oblasti. Ve středu infračerveného paprsku je jasnější.
Infračervená pozorování také ukázala velikost prachových zrn na disku a jejich teplotu. Na základě těchto informací byl tým schopen určit, že zrnka prachu na disku rostou na velikosti, které jsou větší, než je typické pro prach nalezený mezi hvězdami.
Před získáním těchto podrobných snímků astronomové očekávali, že kolem mladých hvězd najdou hladké disky. Přesto nedávná pozorování disků kolem hvězd GG Tauri a AB Aurigae změnily obrázek. GG Tauri má disk ve tvaru koblihy a disk kolem AB Aurigae má výrazně spirálovitý tvar. Konstrukce „banánového štěpení“ HD142527 se nyní jeví jako variace na téma různých protoplanetárních disků.
Nejpravděpodobnějším vysvětlením tvaru „banánového štěpení“ HD 142527 je přítomnost jiného objektu obíhajícího kolem hvězdy, mnohem stmívanější společnice nebo možná planety. Prodloužený oblouk je pravděpodobně způsoben gravitačním tahem procházející hvězdy někdy v posledních tisících letech. Protože astronomové očekávají, že se většina hvězd narodí ve skupinách společně s jinými hvězdami, může být mnoho funkcí nově načteného disku HD142427 společné pro ostatní hvězdy narozené se společníky.
Nové obrazy jsou prvními obrazy protoplanetárního disku HD142527, jaké kdy byly získány, a mezi několika málo příklady úspěšného přímého zobrazování protoplanetárního disku ze zemského dalekohledu. HD142527 leží jen asi 650 světelných let od Země, i přes blízkost této hvězdy však turbulence v atmosféře naší vlastní planety znemožňuje jasné obrazy jejího slabého protoplanetárního disku
dostat. Úspěšná pozorování, která vedla k těmto výsledkům, se spoléhala na velikost, stabilitu a umístění dalekohledu Subaru a jeho přístrojů, spolu s použitím jeho adaptivní optiky a koronografické technologie.
Protoplanetární disky a výhody infračerveného pozorování
Abychom pochopili, jak se planety tvoří, je důležité se učit o protoplanetárních discích. Tyto nahromadění plynu a prachu obklopují mladé hvězdy a jsou domovem planet. Jak se zrodí a roste hvězda, tvoří se disk ze stejného materiálu jako hvězda - plyn s malou prachovou složkou.
V průběhu času se prach v protoplanetárních discích hromadí do větších objektů, které nakonec vytvářejí protoplanety. Ty se srazí a vytvoří planety. Nedávno astronomové zkoumali hvězdy, které jsou asi milión let staré, aby pochopily zaprášená prostředí, ve kterých se planety tvoří. Infračervená pozorování jsou zvláště výkonnými nástroji, které pomáhají charakterizovat podrobné struktury kolem takových hvězd.
Protoplanetární disky emitují světlo v mnoha vlnových délkách, včetně viditelných, infračervených a milimetrových vlnových délek. Infračervené vlnové délky nesou informace o struktuře, teplotě a dalších fyzikálních vlastnostech disku a jeho prachových částic. Přesto je i při infračervených pozorováních jejich pozorování stále obtížné. Protoplanetární disky jsou slabé ve srovnání s hvězdami, které obklopují, takže získání jejich obrázků může být obtížné.
Protoplanetární disky odrážejí infračervené světlo od centrální hvězdy. S využitím technologie adaptivní optiky mohou pozorování v blízké infračervené oblasti odhalit detailní strukturu disku ve vysokém rozlišení. Protože však světlo nepochází přímo z disku, nenese informaci o teplotě a hustotě disku.
U delších vlnových délek uprostřed infračerveného záření klesá rozlišení, ale lze pozorovat světlo emitované samotným diskem, aby se získaly informace o teplotě disku. Protože centrální hvězda je slabší také na delších vlnových délkách, je snazší studovat oblasti blíže k hvězdě na středních infračervených vlnových délkách. Kombinace pozorování na blízkých i středních infračervených vlnových délkách poskytuje ucelenější obraz protoplanetárních disků.
Tyto výsledky byly zveřejněny v edicích Astrophysical Journal z 10. ledna 2006 a 20. června 2006. (ApJ 636: L153 a ApJ 644: L133)
Tento výzkum získal podporu od japonského ministerstva školství, kultury, sportu, vědy a techniky pro výzkumné oblasti pro specifikované výzkumné oblasti „Rozvoj výzkumu extra solární planety“.
Původní zdroj: Subaru News Release
