Astronomi su prvi put promatrali bez presedana detalje procesa koji stvaraju zvijezde i planete u sunčevim sustavima. Koristeći oba Keck teleskopa na Mauna Kea na Havajima opremljen posebno dizajniranim instrumentom nazvanim ASTRA (ASTrometrijska i fazno-vezana astronomija), Joshua Eisner sa Sveučilišta u Arizoni i njegovi kolege mogli su duboko zaviriti u protoplanetarne diskove - vrtlog oblaka plina i prašina koja hrani rastuću zvijezdu u njenom središtu i na kraju se stapaju s planetama i asteroidima kako bi tvorili sunčev sustav. Ono što su vidjeli pružaju uvid u način na koji je vodikov plin iz protoplanetarnog diska ugrađen u zvijezdu.
Kako bi dobili izuzetno finu rezoluciju potrebnu za promatranje procesa koji se događaju na granici zvijezde i njenog okolnog diska 500 svjetlosnih godina od Zemlje, tim je kombinirao svjetlo iz dvaju Keck teleskopa, koji pruža kutnu rezoluciju finiju od Hubble-ove , Eisner i njegov tim također su koristili tehniku zvanu spektro-astrometrija kako bi još više pojačali razlučivost. Mjereći svjetlost koja proizlazi iz protoplanetarnih diskova različite valne duljine s obje zrcala Keck teleskopa i daljnjom manipulacijom s ASTRA-om, istraživači su postigli potrebnu razlučivost za promatranje procesa u centrima urođenog solarnog sustava.
"Kutna rezolucija koju možete postići s Hubble svemirskim teleskopom oko je 100 puta previše gruba da biste mogli vidjeti što se događa samo izvan matične zvijezde, ne mnogo veće od našeg sunca", rekao je Eisner. Drugim riječima, čak bi se i protoplanetarni disk dovoljno zbližio da bi se mogao razmatrati u susjedstvu našeg Sunčevog sustava kao bezoblična mrlja.
Pomoću ove nove tehnike tim je uspio razlikovati raspodjelu plina, koja se uglavnom sastoji od vodika i prašine, i tako riješiti značajke diska.
"Uspjeli smo se približiti zvijezdi i pogledati sučelje protoplanetarnog diska bogatog plinom i zvijezde", rekao je Eisner.
Protoplanetarni diskovi formiraju se u zvjezdanim rasadnicima kada se oblaci molekula plina i čestica prašine počnu srušavati pod utjecajem gravitacije.
U početku se polako okreće, rastuća masa i težina oblaka uzrokuju da postane gušći i kompaktniji. Očuvanje rotacijskog zamaha ubrzava oblak kako se smanjuje, slično kao što se figurica klizala brže vrti dok vuče ruke. Centrifugalna sila izravnava oblak u vrti disk vrtlog plina i prašine, na kraju stvarajući planete koji orbitiraju oko njihove zvijezde u otprilike istoj ravnini.
Astronomi znaju da zvijezde stječu masu ugrađujući dio vodikovog plina u disk koji ih okružuje, u procesu zvanom akumulacija, što se može dogoditi na jedan od dva načina.
U jednom scenariju, plin se guta dok se ispire točno do vatrene površine zvijezde.
U drugom, mnogo nasilnijem scenariju, magnetska polja koja se pomiču iz zvijezde potiskuju natrag približavajući se plin i uzrokuju nagomilavanje, stvarajući jaz između zvijezde i njenog okolnog diska. Umjesto da se slijevaju na površinu zvijezde, atomi vodika putuju duž linija magnetskog polja kao na autocesti, pretvarajući se u tom procesu super zagrijanim i ioniziranim.
"Jednom zarobljeni u magnetskom polju zvijezde, plin se usmjerava duž linija polja koje izlaze visoko iznad i ispod ravnine diska", objasnio je Eisner. "Materijal se zatim velikom brzinom sruši u polarne regije zvijezde."
U ovom paklenom pokretu, koji svake sekunde oslobađa energiju milijuna atomske bombe veličine Hiroshime, dio protočnog plina koji izlazi izbacuje se iz diska i izlazi daleko u svemir kao međuzvijezdani vjetar.
"Želimo razumjeti kako se materijal nakuplja u zvijezdu", rekao je Eisner. "Ovaj se postupak nikada nije izravno mjerio."
Eisnerov tim usmjerio je teleskope na 15 protoplanetarnih diskova s mladim zvijezdama koje su u masi između pola i 10 puta veće od našeg sunca.
"Uspješno bismo mogli razabrati da plin pretvara dio svoje kinetičke energije u svjetlost vrlo blizu zvijezdama", rekao je, znak višeg scenarija nasilnijeg akcesije.
"U drugim smo slučajevima vidjeli dokaze o vjetrovima koji su lansirani u svemir, zajedno s materijalom koji se nakupi na zvijezdi", dodao je Eisner. "Pronašli smo čak i primjer - oko zvijezde vrlo velike mase - u kojem disk može doseći sve do površine zvijezde."
Sunčani sustavi koje su astronomi odabrali za ovo istraživanje još su mladi, vjerojatno stari nekoliko milijuna godina.
"Ovi će se diskovi nalaziti još nekoliko milijuna godina", rekao je Eisner. "Do tog trenutka mogu se formirati prvi planeti, plinski divovi slični Jupiteru i Saturnu, upotrebljavajući puno materijala na disku."
Čvršće, kamenite planete poput Zemlje, Venere ili Marsa, neće biti oko mnogo kasnije.
"Ali blokovi za one koji bi se sada mogli formirati", rekao je, što je i razlog zašto je ovo istraživanje važno za naše razumijevanje načina na koji se formiraju solarni sustavi, uključujući one s potencijalno naseljenim planetima poput Zemlje.
"Vidjet ćemo možemo li napraviti slična mjerenja organskih molekula i vode u protoplanetarnim diskovima", rekao je. "To bi bili oni koji potencijalno rađaju planete s uvjetima za život u životu."
Članovi tima objavljeni su u Astrofizičkom časopisu
Rad: Eisner i sur. Prostorno i spektralno razrijeđeni vodikov plin unutar 0,1 AU od T Tauri i Herbig Ae / Be Stars.
Izvor: Sveučilište Arizona
