Znanstveno točan model Beta Pictorisa i njegovog diska. Klikni za veću sliku
Diskovi plina i prašine koji okružuju novorođene zvijezde poznati su kao protoplanetarni diskovi; za koje se misli da su regije u kojima će se s vremenom formirati planeti. Ti diskovi nestaju kako zvijezde sazrijevaju, ali neke se zvijezde i dalje mogu vidjeti s oblakom materijala oko sebe koji se naziva krhotinama diskova. Jedan od najpoznatijih od njih je disk koji okružuje Beta Pictoris, a koji se nalazi samo 60 svjetlosnih godina.
Planeti se formiraju u diskovima plina i prašine koji okružuju novonastale zvijezde. Takvi se diskovi nazivaju proto planetarni diskovi. Prašina na ovim diskovima postaje stjenovita planeta poput Zemlje i unutarnjih jezgara divovskih plinskih planeta poput Saturna. Ta je prašina također i skladište elemenata koji čine osnovu života.
Protoplanetarni diskovi nestaju kako zvijezde sazrijevaju, ali mnoge zvijezde imaju ono što nazivamo otpadnim diskovima. Astronomi pretpostavljaju da nakon što se iz protoplanetarnog diska rode predmeti poput asteroida i kometa, sudari među njima mogu stvoriti sekundarni disk prašine.
Najpoznatiji primjer takvih diskova s prašinom je onaj koji okružuje drugu najsjajniju zvijezdu u zviježđu Pictor, što znači „slikarev kadar. Ova zvijezda, poznata kao Beta Pictoris ili Beta Pic, vrlo je bliski susjed Sunca, udaljen je tek šezdeset svjetlosnih godina, i zbog toga ga je lako detaljno proučiti.
Beta Pic je dvostruko svjetlija od Sunca, ali svjetlost s diska je mnogo slabija. Astronomi Smith i Terrile prvi su otkrili tu slabu svjetlost 1984. godine blokirajući svjetlost iz same zvijezde pomoću tehnike koja se zove koronagrafija. Od tada, mnogi astronomi promatrali su disk Beta Pic koristeći sve bolje instrumente i zemaljske i svemirske teleskope kako bi detaljno razumjeli mjesto rođenja planeta, a time i život.
Tim astronoma s Nacionalnog astronomskog opservatorija Japana, Sveučilišta Nagoya i Sveučilišta Hokkaido prvi je put kombinirao nekoliko tehnologija kako bi dobili infracrvenu polarizacijsku sliku diska Beta Pic s boljom rezolucijom i većim kontrastom nego ikad prije: veliki teleskop blende ( teleskop Subaru, sa svojim velikim 8,2 metra primarnim zrcalom), adaptivnom optičkom tehnologijom i koronagrafskim uređajem za snimanje svjetlosti različitih polarizacija (Subaruov koronagraf s adaptirajućom optikom, CIAO).
Veliki teleskop blende, posebno s velikom Subaruovom kvalitetom snimanja, omogućava da se svjetlo vidi pri visokoj rezoluciji. Tehnologija prilagodljive optike smanjuje utjecaj Zemljine atmosfere koji izobličuju svjetlost, omogućujući zapažanja veće razlučivosti. Koronagrafija je tehnika za blokiranje svjetlosti od svijetlog objekta, poput zvijezde, kako bi se vidjeli slabiji predmeti u blizini, poput planeta i prašine koji okružuju zvijezdu. Promatrajući polariziranu svjetlost, odbijenu svjetlost možemo razlikovati od svjetlosti koja dolazi izravno iz izvornog izvora. Polarizacija također sadrži podatke o veličini, obliku i poravnanju svjetlosti koja odbija svjetlost.
Pomoću ove kombinacije tehnologija, tim je uspio promatrati Beta Pic u infracrvenom svjetlu dva mikrometra u valnoj duljini pri razlučivosti petini lučne sekunde. Ova rezolucija odgovara mogućnosti pojedinačnog zrna riže sa udaljenosti od jedne milje ili senfa od kilometraža. Postizanje ove rezolucije predstavlja veliko poboljšanje u usporedbi s prethodnim polarimetrijskim opažanjima iz 1990-ih koja su imala samo razlučivosti od oko jedne i pol lučne sekunde.
Novi rezultati snažno sugeriraju da disk Beta Pic-a sadrži platesimals, asteroid ili objekte nalik na kometi, koji se sudaraju kako bi se stvorila prašina koja reflektira zvjezdanu svjetlost.
Polarizacija svjetlosti koja se odbija od diska može otkriti fizička svojstva diska poput sastava, veličine i distribucije. Slika svih dva mikrometrska svjetla valne duljine pokazuje dugu tanku strukturu diska koja se vidi gotovo na rubu. Polarizacija svjetla pokazuje da je deset posto svjetla dva mikrometra polarizirano. Obrazac polarizacije ukazuje da je svjetlost odraz svjetlosti koja je nastala od središnje zvijezde.
Analiza kako se svjetlina diska mijenja s udaljenošću od središnje pokazuje postupno smanjenje svjetline s malim oscilacijama. Blaga oscilacija svjetline odgovara varijacijama u gustoći diska. Najvjerojatnije objašnjenje je da gustija područja odgovaraju mjestu gdje se sudaraju planetesimalisti. Slične strukture viđene su bliže zvijezdi u ranijim promatranjima na većim valnim duljinama pomoću Subaruovog rashlađenog infracrvenog fotoaparata i spektrografa (COMICS) i drugih instrumenata.
Slična analiza kako se količina polarizacije mijenja s udaljenosti od zvijezde pokazuje smanjenje polarizacije na udaljenosti od sto astronomskih jedinica (astronomska jedinica je udaljenost između Zemlje i Sunca). To odgovara mjestu na kojem se smanjuje i svjetlina, što sugerira da na ovoj udaljenosti od zvijezde ima manje planetesimals.
Dok je tim istraživao modele Beta Pic diska koji mogu objasniti i nova i stara zapažanja, otkrili su da je prašina na disku Beta Pic više od deset puta veća od tipičnih zrna međuzvjezdane prašine. Disk za prašinu Beta Pics vjerojatno je napravljen od labavih gomila prašine i leda poput sitnih zečeva veličine prašine.
Zajedno, ovi rezultati pružaju vrlo jake dokaze da je disk koji okružuje Beta Pic nastao stvaranjem i sudarjem planetesimala. Razina detalja ove nove informacije učvršćuje naše razumijevanje okoliša u kojem se planeti tvore i razvijaju.
Motohide Tamura koja vodi tim kaže da je „malo ljudi uspjelo proučiti mjesto rođenja planeta promatrajući polarizirano svjetlo velikim teleskopom. Naši rezultati pokazuju da je ovo vrlo korisni pristup. Planiramo proširiti naše istraživanje na druge diskove kako bismo dobili sveobuhvatnu sliku o tome kako se prašina pretvara u planete. "
Ti su rezultati objavljeni u izdanju Astrofizičkog časopisa 20. travnja 2006.
Članovi tima: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (Sveučilište Nagoya, Kalifornijski tehnološki institut), Hiroshi Kimura, Tetsuo Yamamoto (Sveučilište Hkakaido)
Ovo istraživanje podržalo je Ministarstvo obrazovanja, kulture, sporta, znanosti i tehnologije u Japanu putem bespovratne pomoći za znanstveno istraživanje prioritetnih područja za „Razvoj izvan solarne planetarne znanosti“.
Izvorni izvor: NAOJ News Release
