Beta Pictoris un tā diska zinātniski precīzs modelis. Noklikšķiniet, lai palielinātu
Gāzes un putekļu diski, kas ieskauj jaundzimušās zvaigznes, ir pazīstami kā protoplanešu diski; kas tiek uzskatīti par reģioniem, kur galu galā veidosies planētas. Šie diski pazūd, kad zvaigznes nobriest, bet dažas zvaigznes joprojām var redzēt ar apkārt esošu materiāla mākoni, ko sauc par gružu diskiem. Viens no slavenākajiem no tiem ir disks, kas ieskauj Beta Pictoris, un tas atrodas tikai 60 gaismas gadu attālumā.
Gāzes un putekļu diskos veidojas planētas, kas ieskauj jaundzimušās zvaigznes. Šādus diskus sauc par proto-planētu diskiem. Šajos diskos esošie putekļi kļūst par akmeņainām planētām kā Zeme un tādu milzu gāzes planētu kā Saturns iekšējām dzīslām. Šie putekļi ir arī elementu krātuve, kas veido dzīves pamatu.
Proto-planētu diski pazūd, kad zvaigznes nobriest, bet daudzām zvaigznēm ir tā sauktie gružu diski. Astronomi izvirza hipotēzi, ka, tiklīdz objekti, piemēram, asteroīdi un komētas, ir dzimuši no protoplanešu diska, to sadursmes var radīt sekundāru putekļu disku.
Vispazīstamākais šādu putekļu disku piemērs ir tas, kas ieskauj otro spilgtāko zvaigzni Piktora zvaigznājā, kas nozīmē “gleznotāja molberts”. Šī zvaigzne, kas pazīstama kā Beta Pictoris vai Beta Pic, ir ļoti tuvs Saules kaimiņš, tikai sešdesmit gaismas gadu attālumā, un tāpēc to ir viegli izpētīt ļoti detalizēti.
Beta Pika ir divreiz spilgtāks nekā saule, bet gaisma no diska ir daudz vājāka. Astronomi Smits un Terrila bija pirmie, kas 1984. gadā atklāja šo vājo gaismu, bloķējot pašas zvaigznes gaismu, izmantojot paņēmienu, ko sauc par koronogrāfiju. Kopš tā laika daudzi astronomi ir novērojuši Beta Pic disku, izmantojot arvien labākus instrumentus un zemes un kosmosa teleskopus, lai detalizēti izprastu planētu dzimšanas vietu un līdz ar to arī dzīvi.
Japānas Nacionālās astronomiskās observatorijas, Nagojas universitātes un Hokaido universitātes astronomu komanda pirmo reizi apvienoja vairākas tehnoloģijas, lai iegūtu Beta Pic diska infrasarkanās polarizācijas attēlu ar labāku izšķirtspēju un augstāku kontrastu nekā jebkad agrāk: liela apertūras teleskops ( Subaru teleskops ar lielo 8,2 metru primāro spoguli), adaptīvās optikas tehnoloģiju un koronagrāfisko attēlveidotāju, kas spēj uzņemt gaismas attēlus ar dažādām polarizācijām (Subaru koronogrāfiskais attēls ar adaptīvo optiku, CIAO).
Liela atvēruma teleskops, it īpaši ar Subaru lielisko attēlveidošanas kvalitāti, ļauj redzēt vāju gaismu ar augstu izšķirtspēju. Adaptīvās optikas tehnoloģija samazina Zemes atmosfēras izkropļojošo iedarbību uz gaismu, ļaujot novērot augstāku izšķirtspēju. Koronogrāfija ir paņēmiens, kā bloķēt gaismu no spilgta objekta, piemēram, zvaigznes, lai redzētu lēnākus objektus tās tuvumā, piemēram, planētas un putekļus, kas ap zvaigzni. Novērojot polarizēto gaismu, atstaroto gaismu var atšķirt no gaismas, kas nāk tieši no sākotnējā avota. Polarizācija satur arī informāciju par gaismu atstarojošo putekļu izmēru, formu un izlīdzināšanu.
Izmantojot šo tehnoloģiju kombināciju, komandai izdevās novērot Beta Piku infrasarkanā gaismā divus mikrometrus viļņa garumā ar izšķirtspēju piektdaļas loka sekundes. Šī izšķirtspēja atbilst tam, ka vienu jūdžu attālumā var redzēt atsevišķu rīsu graudu vai kilometra attālumā sinepju sēklu. Šīs rezolūcijas sasniegšana ir milzīgs uzlabojums salīdzinājumā ar salīdzināmajiem iepriekšējiem 1990. gadu polarimetriskajiem novērojumiem, kuru izšķirtspēja bija tikai aptuveni pusotra loka sekundes.
Jaunie rezultāti stingri norāda, ka Beta Pika diskā ir plaknes simboli, asteroīdi vai komētai līdzīgi objekti, kas saduras, veidojot putekļus, kas atspoguļo zvaigznes.
No diska atstarotās gaismas polarizācija var atklāt diska fiziskās īpašības, piemēram, sastāvu, lielumu un sadalījumu. Visu divu mikrometru viļņa garuma gaismas attēls parāda diska garo plānu struktūru, kas gandrīz redzama uz malas. Gaismas polarizācija parāda, ka desmit procenti no divu mikrometru gaismas ir polarizēti. Polarizācijas modelis norāda, ka gaisma ir gaismas atspulgs, kas radies no centrālās zvaigznes.
Analīze par to, kā diska spilgtums mainās ar attālumu no centrālā, parāda pakāpenisku spilgtuma samazināšanos ar nelielu svārstību palīdzību. Nelielas spilgtuma svārstības atbilst diska blīvuma izmaiņām. Visticamākais skaidrojums ir tāds, ka blīvāki reģioni atbilst tam, kur notiek planētas simbolu sadursme. Līdzīgas struktūras ir novērotas tuvāk zvaigznei iepriekšējos novērojumos ar lielāku viļņu garumu, izmantojot Subaru atdzesētu vidēja infrasarkanā starojuma kameru un spektrogrāfu (COMICS) un citus instrumentus.
Līdzīga analīze par to, kā mainās polarizācijas daudzums, mainoties attālumam no zvaigznes, parāda polarizācijas samazināšanos simts astronomisko vienību attālumā (astronomiskā vienība ir attālums starp Zemi un Sauli). Tas atbilst vietai, kurā samazinās arī spilgtums, kas liek domāt, ka šajā attālumā no zvaigznes ir mazāk plaknes simbolu.
Tā kā komanda pētīja Beta Pic diska modeļus, kas var izskaidrot gan jaunos, gan vecos novērojumus, viņi atklāja, ka Beta Pic diska putekļi ir vairāk nekā desmit reizes lielāki nekā tipiski starpzvaigžņu putekļu graudi. Beta Pics putekļu disks, iespējams, ir izgatavots no mikrometra lieluma vaļīgiem putekļu un ledus gabaliņiem, piemēram, miniscule baktēriju izmēra putekļu zaķiem.
Šie rezultāti kopā sniedz ļoti pārliecinošu pierādījumu tam, ka Beta Pic ieskaujošo disku rada planētas simbolu veidošanās un sadursme. Šīs jaunās informācijas detalizācijas pakāpe nostiprina mūsu izpratni par vidi, kurā veidojas un attīstās planētas.
Motohide Tamura, kurš vada komandu, saka, ka “daži cilvēki ir spējuši izpētīt planētu dzimšanas vietu, novērojot polarizēto gaismu ar lielu teleskopu. Mūsu rezultāti rāda, ka šī ir ļoti labvēlīga pieeja. Mēs plānojam paplašināt savu pētījumu ar citiem diskiem, lai iegūtu visaptverošu priekšstatu par to, kā putekļi pārvēršas planētās. ”
Šie rezultāti tika publicēti 2006. gada 20. aprīļa Astrophysical Journal izdevumā.
Komandas dalībnieki: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (Nagojas universitāte, Kalifornijas Tehnoloģiju institūts), Hiroshi Kimura, Tetsuo Yamamoto (Hokkaido universitāte).
Šo pētījumu atbalstīja Japānas Izglītības, kultūras, sporta, zinātnes un tehnoloģijas ministrija, piešķirot atbalstu zinātniskajiem pētījumiem prioritārajās jomās “Ārpussaules planētu zinātnes attīstībai”.
Oriģinālais avots: NAOJ ziņu izlaidums
