Astronomi razumljivo su fascinirani sustavom Epsilona Eridanija. Za jednu, ovaj zvjezdani sustav je u neposrednoj blizini našeg, na udaljenosti od Sunčevog sustava oko 10,5 svjetlosnih godina. Drugo, već je neko vrijeme poznato da sadrži dva asteroidna pojasa i veliki disk otpada. I treće, astronomi već dugi niz godina sumnjaju da ova zvijezda također može imati sustav planeta.
Povrh svega, nova studija tima astronoma pokazala je da je Epsilon Eridani možda ono što je izgledao naš vlastiti Sunčev sustav tijekom svojih mlađih dana. Oslanjajući se na NASA-in Stratosferski opservatorij za infracrvenu astronomiju (SOFIA), tim je izveo detaljnu analizu sustava koja je pokazala kako ima arhitekturu nevjerojatno sličnu onoj koju astronomi vjeruju da je Sunčev sustav izgledao jednom.
Pod vodstvom Kate Su - pridružene astronomije sa Stjuardova opservatorija na Sveučilištu u Arizoni - tim uključuje istraživače i astronome s Odjela za fiziku i astronomiju Državnog sveučilišta Iowa, Astrofizičkog instituta i Sveučilišne opservatorije na Sveučilištu u Jeni (Njemačka) , i NASA-inog laboratorija za mlazni pogon i istraživačkog centra Ames.
Radi njihove studije - čiji su rezultati objavljeni u The Astronomical Journal pod naslovom „Unutarnja 25 raspodjele krhotina u sustavu Epsilon Eri“ - tim se oslanjao na podatke dobivene letom SOFIA-e u siječnju 2015. U kombinaciji s detaljnim računalnim modeliranjem i istraživanjima koja su trajala godinama, bili su u mogućnosti napraviti nova određenja o strukturi diska krhotina.
Kao što je već napomenuto, prethodna istraživanja Epsilona Eridanija pokazala su da je sustav okružen prstenovima koji se sastoje od materijala koji su u osnovi ostaci procesa planetarne formacije. Takvi se prstenovi sastoje od plina i prašine, a vjeruje se da sadrže i mnoga mala stjenovita i ledena tijela - poput vlastitog Kuiperovog pojasa Sunčevog sustava koji orbitira oko našeg Sunca izvan Neptuna.
Pažljiva mjerenja gibanja diska također su pokazala da planet s gotovo istom masom kao Jupiter kruži oko zvijezde na udaljenosti koja je usporediva s Jupiterovom udaljenošću od Sunca. Međutim, na osnovu prethodnih podataka dobivenih od NASA-inog svemirskog teleskopa Spitzer, znanstvenici nisu mogli utvrditi položaj toplog materijala unutar diska - tj. Prašine i plina - koji su stvorili dva modela.
U jednom se topli materijal koncentrira u dva uska prstena krhotina koji kruže oko zvijezde na udaljenosti koje odgovaraju glavnom pojasu asteroida i Uranu u našem Sunčevom sustavu. Prema ovom modelu, najveća planeta u sustavu vjerojatno bi bila povezana sa susjednim pojasom krhotina. S druge strane, topli materijal nalazi se u širokom disku, nije koncentriran u prstenima nalik na asteroidne pojaseve i nije povezan s bilo kojim planetom u unutrašnjoj regiji.
Korištenjem novih slika SOFIA-e, Su i njezin tim uspjeli su utvrditi da je topli materijal oko Epsilona Eridanija uređen kao što prvi model sugerira. U biti se nalazi barem u jednom uskom pojasu, a ne na širokom kontinuiranom disku. Kao što je Su objasnio u izjavi za NASA:
„Visoka prostorna rezolucija SOFIA u kombinaciji s jedinstvenom pokrivenošću valne duljine i impresivnim dinamičkim rasponom fotoaparata FORCAST omogućili su nam da riješimo toplu emisiju oko eps Eri, potvrđujući model koji je smjestio topli materijal u blizini orbite planeta Jovian. Nadalje, potreban je planetarni masovni objekt da bi se zaustavio list prašine iz vanjske zone, slično ulozi Neptuna u našem Sunčevom sustavu. Zaista je impresivno kako se eps Eri, puno mlađa verzija našeg solarnog sustava, sastavlja poput našeg. "
Ta su opažanja postala moguća zahvaljujući teleskopima SOFIA-e koji su ukrcali veći promjer od 2,5-metra (100 inča) u usporedbi sa Spitzerovim 0,85 m (33,5 inča). To je omogućilo daleko veću razlučivost koja je tim upotrijebila da razabire detalje unutar sustava Epsilon Eridani koji su tri puta manji od onoga što je uočeno pomoću Spitzerovih podataka.
Pored toga, tim je upotrijebio moćnu SOFIA-ovu snažnu infracrvenu kameru - infracrveni infracrveni CAmera SOFIA za teleskop SOFIA (FORCAST). Ovaj je instrument omogućio timu da prouči najjače infracrvene emisije koje dolaze iz toplog materijala oko zvijezde, koje inače ne mogu utvrditi zemaljska opservatorija - na talasnim duljinama između 25-40 mikrona.
Ova zapažanja nadalje upućuju na to da je sustav Epsilon Eridani mnogo sličan našem, iako u mlađem obliku. Osim što ima pojaseve asteroida i disk od krhotina, sličan našem glavnom pojasu i pojasu Kuiper, čini se da u razmacima između njih vjerojatno čeka još planeta. Kao takvo, proučavanje ovog sustava moglo bi pomoći astronomima da nauče stvari o povijesti vlastitog Sunčevog sustava.
Massimo Marengo, jedan od koautora studije, izvanredni je profesor na Odjelu za fiziku i astronomiju na Državnom sveučilištu Iowa. Kako je objasnio u priopćenju sa Sveučilišta u Iowa:
"Ova zvijezda domaćin je planetarnog sustava koji trenutno prolazi iste kataklizmičke procese koji su se događali sa Sunčevim sustavom u njegovoj mladosti, u vrijeme kada je Mjesec dobio većinu svojih kratera, Zemlja je stekla vodu u svojim oceanima i uvjete pogodne za život na našoj planeti su postavljeni. "
Trenutno je potrebno provesti više studija na ovom susjednom sustavu zvijezda kako bi se naučilo više o njegovoj strukturi i potvrdilo postojanje više planeta. I očekuje se da će primjena instrumenata nove generacije - poput James Webb svemirskog teleskopa, koji bi trebao biti lansiran u listopadu 2018. - biti izuzetno korisna u tom pogledu.
"Nagrada na kraju ovog puta je razumjeti pravu strukturu diska izvan ovog svijeta Epsilona Eridanija i njegove interakcije sa skupinom planeta koji vjerojatno nastanjuju njegov sustav", napisao je Marengo u biltenu o projektu. "SOFIA je, po svojoj jedinstvenoj sposobnosti hvatanja infracrvene svjetlosti na suhom stratosferskom nebu, najbliža vremenskom stroju, otkrivajući pogled na drevnu prošlost Zemlje promatrajući sadašnjost mladog sunca u blizini."
