Viena no šobrīd karstākajām astrofizikas tēmām - Zemei līdzīgu planētu medības ap citām zvaigznēm - tikko ir ieguvusi svarīgu impulsu no jauniem spektrālajiem novērojumiem ar MIDI instrumentu ESO VLT interferometrā (VLTI).
Starptautiska astronomu komanda [2] ir ieguvusi unikālus putekļu infrasarkanos spektrus proto Planetā disku visdziļākajos reģionos ap trim jaunām zvaigznēm - tagad tādā stāvoklī, kas, iespējams, ir ļoti līdzīgs mūsu veidojošās Saules sistēmas stāvoklim, apmēram 4500 pirms miljons gadiem.
Ziņojot par šīs nedēļas zinātniskā žurnāla Nature iznākumu, un, pateicoties nevienmērīgajam, asajam un caurspīdīgajam interferometrijas skatam, viņi parāda, ka visās trijās pareizajām sastāvdaļām ir īstajā vietā, lai sāktu veidoties klinšainas planētas pie šīm zvaigznēm.
“Smiltis” zvaigžņu disku iekšējos reģionos
Saule dzimusi pirms apmēram 4500 miljoniem gadu no auksta un masīva starpzvaigžņu gāzes un putekļu mākoņa, kas sabruka zem sava gravitācijas spēka. Ap jauno zvaigzni atradās putekļains disks, kurā vēlāk izveidojās Zeme un citas planētas, kā arī komētas un asteroīdi.
Šis laikmets ir sen pagājis, bet mēs joprojām varam būt šī paša procesa liecinieki, novērojot ļoti jauno zvaigžņu infrasarkano starojumu un ap tām putekļainajiem protoplanētiskajiem diskiem. Tomēr līdz šim pieejamie instrumenti neļāva izpētīt dažādu putekļu komponentu sadalījumu šādos diskos; pat tuvākie zināmie ir pārāk tālu, lai labākie atsevišķie teleskopi tos atrisinātu. Bet tagad, kā skaidro Francesco Paresce, VLT interferometra projekta zinātnieks un komandas loceklis no ESO: “Ar VLTI mēs varam apvienot gaismu no diviem labi nodalītiem lieliem teleskopiem, lai iegūtu nepieredzētu leņķisko izšķirtspēju. Tas mums ļāva pirmo reizi tuvoties disku visdziļākajam reģionam ap dažām tuvumā esošām jaunām zvaigznēm, tieši tajā vietā, kur mēs sagaidām vai drīzumā veidosies tādas planētas kā mūsu Zeme ”.
Konkrēti, starptautiskas komandas veiktie trīs jauno zvaigžņu interferometriskie novērojumi [2], izmantojot divu 8,2 m VLT teleskopu apvienoto jaudu simts metru attālumā viens no otra, ir sasniedzis pietiekamu attēla asumu (aptuveni 0,02 loka), lai izmērītu infrasarkano starojumu no disku iekšējais reģions ap trim zvaigznēm (kas aptuveni atbilst Zemes orbītas ap Sauli lielumam) un emisija no šo disku ārējās daļas. Atbilstošie infrasarkanie spektri ir devuši būtisku informāciju par putekļu ķīmisko sastāvu diskos un arī par vidējo graudu lielumu.
Šie novērojumi liecina, ka disku iekšējā daļa ir ļoti bagāta ar kristāliskiem silikāta graudiem (“smiltīm”) ar vidējo diametru aptuveni 0,001 mm. Tie veidojas, sarecējot daudz mazākus, amorfus putekļu graudus, kas bija viscaur klāt starpzvaigžņu mākonī, kas dzemdēja zvaigznes un to diskus.
Modeļa aprēķini rāda, ka kristāliskajiem graudiem Zemes veidošanās laikā vajadzētu būt bagātīgi klāt diska iekšējā daļā. Faktiski meteorīti mūsu pašu Saules sistēmā galvenokārt sastāv no šāda veida silikāta.
Holandiešu astronoms Rens Voterss, Amsterdamas Universitātes Astronomijas institūta komandas loceklis, ir entuziasms: “Ar visām sastāvdaļām vietā un jau sāktu lielāku putekļu veidošanos no putekļiem, lielākiem un lielākiem akmens gabaliņiem un visbeidzot, Zemei līdzīgās planētas no šiem diskiem ir gandrīz neizbēgamas! ”
Graudu pārveidošana
Jau kādu laiku ir zināms, ka lielāko daļu putekļu diskos ap jaundzimušajām zvaigznēm veido silikāti. Dzimšanas mākonī šie putekļi ir amorfi, t.i., atomi un molekulas, kas veido putekļu graudus, tiek salikti haotiskā veidā, un graudi ir pūkaini un ļoti mazi, parasti apmēram 0,0001 mm lieli. Tomēr netālu no jaunās zvaigznes, kur temperatūra un blīvums ir visaugstākais, putekļu daļiņām apļa zvaigžņu diskā ir tendence saķerties tā, ka graudi kļūst lielāki. Turklāt putekļus silda zvaigžņu starojums, un tas izraisa graudu molekulu atkārtotu sakārtošanos ģeometriskos (kristāliskos) modeļos.
Attiecīgi putekļi diska reģionos, kas ir vistuvāk zvaigznei, drīz tiek pārveidoti no “seniem” (maziem un amorfiem) uz “apstrādātiem” (lielākiem un kristāliskiem) graudiem.
Spektrālie silikāta graudu novērojumi vidējā infrasarkanā viļņa garuma apgabalā (ap 10 μm) parādīs, vai tie ir “senatnīgi” vai “apstrādāti”. Iepriekšējie disku novērojumi ap jaunām zvaigznēm parādīja senatnīgu un apstrādātu materiālu sajaukumu, taču līdz šim nebija iespējams pateikt, kur diskā atradās dažādi graudi.
Pateicoties simtkārtīgajai leņķiskās izšķirtspējas palielināšanai ar VLTI un ļoti jutīgajam MIDI instrumentam, detalizēti infrasarkanie spektri dažādos protoplanetāro disku reģionos ap trim jaundzimušajām zvaigznēm, kas ir tikai dažus miljonus gadu veci, tagad parāda, ka putekļi ir tuvu zvaigzne ir daudz vairāk apstrādāta nekā putekļi ārējo disku reģionos. Divās zvaigznēs (HD 144432 un HD 163296) iekšējā diska putekļi ir diezgan apstrādāti, turpretī ārējā diska putekļi ir gandrīz nemainīgi. Trešajā zvaigznī (HD 142527) putekļi tiek apstrādāti visā diskā. Šī diska centrālajā reģionā tas ir ārkārtīgi apstrādāts, saskan ar pilnīgi kristāliskiem putekļiem.
Tāpēc svarīgs VLTI novērojumu secinājums ir tāds, ka Zemei līdzīgu planētu celtniecības bloki ir izvietoti ap riņķveida diskiem jau no paša sākuma. Tam ir liela nozīme, jo tas norāda, ka sauszemes (akmeņainas) planētas, piemēram, Zeme, visticamāk, ir diezgan izplatītas planētu sistēmās, arī ārpus Saules sistēmas.
Senatnīgās komētas
Šie novērojumi ietekmē arī komētu izpēti. Dažas - iespējams, visas - komētas Saules sistēmā satur gan senatnīgus (amorfus), gan pārstrādātus (kristāliskus) putekļus. Komētas noteikti izveidojās lielos attālumos no Saules Saules sistēmas ārējos reģionos, kur vienmēr bijis ļoti auksts. Tāpēc nav skaidrs, kā apstrādāti putekļu graudi var nonākt komētās.
Saskaņā ar vienu teoriju pārstrādātie putekļi tiek transportēti uz āru no jaunās Saules ar turbulences palīdzību diezgan blīvajā apkārtmēru diskā. Citas teorijas apgalvo, ka komētu pārstrādātie putekļi tika ražoti lokāli aukstajos reģionos daudz ilgākā laika posmā, iespējams, ar triecienviļņu vai diska zibens skrūvju palīdzību vai biežas sadursmes starp lielākiem fragmentiem.
Pašreizējā astronomu komanda tagad secina, ka pirmā teorija ir visticamākais izskaidrojums pārstrādātu putekļu klātbūtnei kometās. Tas arī nozīmē, ka ilgstošā laika komētas, kas dažreiz mūs apciemo no mūsu Saules sistēmas ārējām robežām, ir patiesi senatnīgi ķermeņi, kas datēti ar laikmetu, kad Zeme un citas planētas vēl nebija izveidojušās.
Tādēļ šādu komētu pētījumi, īpaši veicot in situ, nodrošinās tiešu piekļuvi oriģinālajam materiālam, no kura tika izveidota Saules sistēma.
Vairāk informācijas
Rezultāti, kas uzrādīti šajā ESO PR, ir detalizētāk aprakstīti pētījuma dokumentā “Planētu celtniecības bloki protoplanētisko disku“ zemes ”reģionā”, kuru autori ir Rijs van Bokels un līdzautori (Daba, 2004. gada 25. novembris). Novērojumi tika veikti ESO agrīnās zinātnes demonstrējumu programmas laikā.
Piezīmes
[1]: Šis ESO paziņojums presei tiek izdots sadarbībā ar Amsterdamas Universitātes Astronomijas institūtu Nīderlandē (NOVA PR) un Max Planck Institut f as r Astronomie (Heidelberga, Vācija (MPG PR).
[2]: Komandas sastāvā ir Rijs van Boekels, Mičels Mins, Rens Voterss, Karstens Dominiks un Alekss de Koters (Amsterdamas Universitātes Astronomijas institūts, Nīderlande), Kristofs Leinerts, Olivjē Česnē, Uve Grasers, Tomass Henings, Rainers K. Hlers un Frenks Przygodda (Maks Planka institūta Astronomija, Heidelberga, Vācija), Andrea Ričiči, Sebastiens Morels, Frančesko Paresce, Markuss Šēlers un Markuss Vitkovskis (ESO), Valters Džafe un Jeroens de Džongs (Leidenes observatorija) , Nīderlande), Anne Dutrey un Fabien Malbet (Bordo observatorija, Francija), Bruno Lopez (Cote d'Azur observatorija, Nicas, Francija), Gajs Perrins (LESIA, Parīzes observatorija, Francija) un Thomas Preibisch (Max -Planck-Institut Radioastronomie, Bonna, Vācija).
[3]: MIDI instruments ir sadarbības rezultāts starp Vācijas, Nīderlandes un Francijas institūtiem. Plašāku informāciju skatīt ESO PR 17/03 un ESO PR 25/02.
Oriģinālais avots: ESO ziņu izlaidums
