Hubble slika prstena oko Fomalhauta. Kreditna slika: Hubble. Klikni za veću sliku
Naj detaljnija slika vidljive svjetlosti NASA Hubble svemirskog teleskopa snimljena uskim, prašnjavim prstenom oko obližnje zvijezde Fomalhaut (HD 216956) nudi najjače dokaze da bi neiskreni i nevidljivi planet mogao gravitacijski potezati prsten.
Hubble nedvosmisleno pokazuje da je središte prstena velikih 15 milijardi kilometara (15 astronomskih jedinica) udaljeno od zvijezde. To je udaljenost jednaka gotovo polovici puta Sunčevog sustava. Najvjerojatnije objašnjenje, rekli su astronomi, jest da neviđeni planet koji se kreće po eliptičnoj orbiti preoblikuje prsten svojim gravitacijskim povlačenjem. Geometrijski upečatljiv prsten, koso nagnut prema Zemlji, ne bi se tako pomaknuo da je na njega jednostavno utjecala samo gravitacija Fomalhauta.
Odstupanje središta prstena od zvijezde zaključeno je iz prethodnih i duljih valnih duljina promatranja pomoću submilimetarskih teleskopa na Mauna Kea, Havaji, svemirski teleskop Spitzer, Calmitova opservatorija submilimetara i primjene teorijskog modeliranja i fizičkih pretpostavki. Hubbleove oštre slike izravno otkrivaju pomak prstena s Fomalhauta.
Ta nova zapažanja daju snažne dokaze da barem jedan nevidljivi planetarni objekt mase kruži oko zvijezde. Hubble bi otkrio objekt veći od planete, poput smeđeg patuljka. "Naše nove Hubble slike potvrđuju one ranije hipoteze koje su predložile da planet prouzrokuje ometanje prstena", rekao je Paul Kalas sa Kalifornijskog sveučilišta sa Berkeleyja. Prsten je sličan Kuiperovom pojasu našeg sunčevog sustava, ogromnom rezervoaru ledenog materijala preostalog od formiranja planeta našeg sunčevog sustava.
Promatranja nude uvid u formacijske godine našeg Sunčevog sustava, kada su planete igrale derbi rušenja s krhotinama koje su preostale od formiranja naših planeta, gravitacijski raspršujući mnoge predmete u svemiru. Neki se ledeni materijal mogao sudariti s planetima unutarnjeg Sunčevog sustava, navodnjavajući ih vodom formiranom u hladnijem vanjskom Sunčevom sustavu. Ostale krhotine možda su putovale prema van, tvoreći Kuiperov pojas i Oortov oblak, sferični oblak materijala koji okružuje Sunčev sustav.
Jedino Hubble ima izvrsnu optičku razlučivost da razriješi da je unutarnji rub prstena oštriji od vanjskog ruba, što govori znak da predmet gravitacijski briše materijal poput pluga koji uklanja snijeg. Drugi klasični potpis utjecaja planeta je relativno uska širina prstena, oko 2,3 milijarde milja (25 astronomskih jedinica). Bez cilja koji bi gravitacijski održavao materijal prstena netaknutim, rekli su astronomi, čestice bi se širile mnogo šire.
"Ono što vidimo u ovom prstenu slično je onome što vidimo na Cassinijevim slikama svemirskih letjelica Saturnovih uskih prstenova. U tim slikama Saturnovi mjesečevi "pastiraju" prstenasti materijal i sprečavaju njegovo širenje ", rekao je Kalas.
Planirani sumnjivi orbiti možda kruži daleko od Fomalhauta, unutar unutarnjeg ruba prašinskog prstena, između 4,7 milijardi i 6,5 milijardi milja (50 do 70 astronomskih jedinica) od zvijezde. Prsten je udaljen od Fomalhauta 12 milijardi milja (133 astronomske jedinice), što je mnogo dalje nego što je naša najudaljenija planeta Pluton od Sunca. Ova Hubbleova opažanja ne otkrivaju izravno planetu, pa astronomi ne mogu izmjeriti njegovu masu. Oni će, umjesto toga, provesti računalne simulacije prstenaste dinamike za procjenu mase planeta.
Kalas i suradnici James R. Graham sa Kalifornijskog sveučilišta u Berkeleyu i Mark Clampin iz NASA-inog centra za svemirske letove Goddard u Greenbeltu, Md., Objavit će svoja otkrića u broju za časopis Nature, 23. lipnja 2005. godine.
Fomalhaut, 200-godišnja zvijezda, tek je novorođenče u usporedbi s našim Sunčevim 4,5 milijardi godina. Nalazi se na 25 svjetlosnih godina od Sunca. Smješten u zviježđu Piscis Austrinus (južne ribe), prsten Fomalhaut star je deset puta starije od diskova od krhotina koji su prethodno viđeni oko zvijezda AU Microscopii i Beta Pictoris, gdje se planete još uvijek mogu formirati. Ako je naš Sunčev sustav bilo kakav primjer, planete bi se trebale formirati oko Fomalhauta u roku od nekoliko desetaka milijuna godina nakon rođenja zvijezde.
Hubble slike također pružaju pogled na vanjsko planetarno područje koje okružuje zvijezdu koja nije naše Sunce. Mnogi od više od 100 planeta otkrivenih izvan našeg Sunčevog sustava orbitiraju u blizini svojih zvijezda. Većina trenutnih tehnika otkrivanja planeta pogoduje pronalaženju planeta koje su blizu njihovih zvijezda.
"Veličina Fomalhautovog prstena za prašinu sugerira da se ne razvijaju i razvijaju svi planetarni sustavi na isti način? planetarne arhitekture mogu se prilično razlikovati od zvijezde do zvijezde “, objasnio je Kalas. "Dok je Fomalhautov prsten analogan Kuiperovom pojasu, njegov je promjer četiri puta veći od kuiperovog pojasa."
Astronomi su koristili naprednu kameru za koronagraf istraživanja (ACS) na krovu Hubblea kako bi blokirali svjetlost iz svijetle zvijezde kako bi mogli vidjeti detalje u prstenastom blijedu.
"ACS-ov koronagraf nudi visoki kontrast, što nam omogućava da vidimo konstrukciju prstena nasuprot izuzetno svijetlim odsjajima iz Fomalhauta", rekao je Clampin. „Ovo je promatranje trenutno nemoguće obaviti na vidljivim valnim duljinama bez Hubble svemirskog teleskopa. Činjenica da smo to uspjeli otkriti s Hubbleom bila je neočekivana, ali impresivna. "
Kalas i njegovi suradnici koristili su Hubble tijekom petomjesečnog razdoblja 2004. godine? 17. svibnja, 2. kolovoza i 27. listopada? za mapiranje strukture prstena. Jedna strana prstena još nije snimljena jer se proširio izvan vidnog polja ACS kamere. Astronomi će ovog ljeta ponovno koristiti Hubble za mapiranje cijelog prstena. Očekuju da će dodatni Hubble podaci otkriti ima li prsten praznine ili ne, koje bi mogao biti isklesan gravitacijskim utjecajem nevidljivog tijela. Duža, dublja izlaganja mogu također pokazati ima li prsten još širi promjer od trenutno viđenog. Osim toga, astronomi će izmjeriti boje prstena kako bi odredili njegova fizička svojstva, uključujući i njegov sastav.
Prethodne mape toplinske emisije Fomalhauta pokazale su da je jedna strana prstena toplija od druge strane, što implicira da je prsten udaljen od sredine za otprilike polovicu udaljenosti mjerene Hubbleom. Ta se razlika može objasniti činjenicom da su Hubble-ove ACS slike strukture prstena sto puta oštrije od opažanja veće valne duljine, pa stoga daju puno precizniji rezultat. Ili bi odstupanje moglo značiti da se veličina prstena razlikuje na drugim valnim duljinama.
Fomalhautov prsten za prašinu otkriven je 1983. u opažanjima NASA-inog infracrvenog astronomskog satelita (IRAS). Sustav je uvjerljiva meta budućih teleskopa poput James Webb svemirskog teleskopa i zemaljskog pronalazača planeta, rekao je Kalas.
Izvorni izvor: Hubble News Release
