Evropská jižní observatoř (ESO) vydala ohromující sbírku obrazů oběžných disků, které obklopují mladé hvězdy. Snímky byly pořízeny pomocí přístroje SPHERE (Spectro-Polarimetric High-kontrast Exoplanet REsearch) na velmi velkém dalekohledu ESO (VLT) v Chile. Už nějakou dobu jsme se dívali na obrázky oběžných disků, ale tato kolekce odhaluje fascinující rozmanitost tvarů, které tyto disky mohou mít.
Máme široce přijímaný model formace hvězd podporovaný bohatými důkazy, včetně obrázků, jako jsou ty z ESO. Model začíná oblakem plynu a prachu zvaného obrovský molekulární mrak. V tomto oblaku se začne kapat plyn a prach. Nakonec, protože gravitace způsobuje, že materiál klesá dovnitř, kapsa se stává masivnější a působí ještě více gravitačním tahem. Stále se vtahuje více plynu a prachu.
Materiál, který spadne, dává kapse také určitý moment hybnosti, který způsobuje rotaci. Jakmile se nahromadí dostatek materiálu, roztaví se a zrodí se hvězda. V tom okamžiku je uvnitř mraku protohvězda a zbylý plyn a prach zůstává v rotujícím kruhu kolem protohvězdy. To, co zbylo nad rotujícím prstenem, se nazývá kruhový disk, z něhož se nakonec tvoří planety.
Existují i jiné obrázky oběžných disků, ale bylo těžké je zachytit. Pro zobrazení jakéhokoli množství detailů na discích je třeba zablokovat světlo hvězdy ve středu disku. Tam přichází SPHERE.
SPHERE byl přidán do velmi velkého dalekohledu ESO v roce 2014. Primárním úkolem je přímý obraz exoplanet, ale také schopnost zachytit obrazy oběžných disků. Aby to bylo možné, odděluje dva typy světla: polarizované a nepolární.
Světlo přicházející přímo z hvězdy - na těchto snímcích je mladá hvězda stále obklopená kruhovým diskem - není polarizované. Jakmile je však toto hvězdné světlo rozptýleno materiálem na samotném disku, stává se světlo polarizovaným. SPHERE, jak název napovídá, je schopen oddělit dva typy světla a izolovat pouze světlo od disku. Tímto způsobem nástroj zachycuje takové fascinující obrazy disků.
Od té doby, co vyšlo najevo, že exoplanety nejsou vzácné a že většina hvězd - možná všechny hvězdy - mají planety obíhající kolem nich, pochopení tvorby sluneční soustavy se stalo horkým tématem. Problém byl v tom, že v reálném čase to opravdu nevidíme. Můžeme se podívat na naši vlastní Sluneční soustavu a další plně zformované a hádat, jak se vytvořili. Ale formace planety je skrytá uvnitř těchto oblých hvězd. Vidění na těchto discích je zásadní pro pochopení vazby mezi vlastnostmi samotného disku a planetami, které se tvoří v systému.
Disky zobrazené v této sbírce pocházejí většinou ze studie nazvané Průzkum DARTTS-S (Disky kolem T Tauri Stars with SPHERE). Hvězdy Tauri jsou mladé hvězdy staré méně než 10 milionů let. V tomto věku se planety stále formují. Hvězdy jsou od Země vzdáleny 230 až 550 světelných let. Z astronomického hlediska je to docela blízko. Oslepující jasné světlo hvězd však stále znesnadňuje zachycení slabého světla disků.
Jeden z obrázků není hvězdou T Tauri a nepochází ze studie DARTTS-S. Disk kolem hvězdy GSC 07396-00759, na obrázku výše, je ve skutečnosti z průzkumu SHINE (průzkum SpHere INfrared pro Exoplanety), ačkoli samotné obrazy byly zachyceny pomocí SPHERE. GSC 07396-00759 je červená hvězda, která je součástí systému s více hvězdami, který byl součástí studie DARTTS-S. Překvapující je, že červená hvězda je stejného věku jako hvězda T TAURI ve stejném systému, ale prstenec kolem červené hvězdy je mnohem rozvinutější. Proč jsou dva disky kolem dvou hvězd ve stejném věku z hlediska časového měřítka a vývoje tak odlišné, jsou puzzle a je jedním z důvodů, proč astronomové chtějí tyto disky studovat mnohem podrobněji.
Můžeme studovat naši vlastní Sluneční soustavu a podívat se na pozice a vlastnosti planet a asteroidního pásu a Kuiperova pásu. Z toho se můžeme pokusit uhodnout, jak se to všechno vytvořilo, ale naší jedinou šancí pochopit, jak se to všechno spojilo, je podívat se na další mladší solární systémy, jak se tvoří.
Nástroj SPHERE a další budoucí nástroje, jako je James Webb Space Telescope, nám umožní nahlédnout do oběžných disků kolem jiných hvězd a vypátrat podrobnosti planetární formace. Tyto nové obrázky od SPHERE jsou vzrušující chutí detailů a rozmanitosti, které můžeme očekávat.
