Nove slike japanskog teleskopa Subaru pokazuju kako je mlada zvijezda u blizini naglo završila svoje novorođenče. Jaz se nalazi na približno istoj udaljenosti od zvijezde kao i Saturnova orbita, i daje dodatni dokaz teorijama o tome kako se diskovi materijala razvijaju oko mladih zvijezda.
Zumiranje obližnje mlade zvijezde zvane HD 141569A, astronomi Japanskog nacionalnog astronomskog opservatorija i Max Planck instituta za astronomiju koristili su teleskop Subaru na Mauna Kea, Hawai'i, kako bi otkrili rupu u disku koji okružuje plin i prašinu zvijezda. Postojanje ovog velikog jaza, koji se odnosi na veličinu Saturnove orbite, podupire teoriju da je ova mlada zvijezda naglo završila dječje doba, ioniziranjem i guranjem gasa u disk iz kojeg se rodila.
Tim, koji predvode dr. Miwa Goto i profesor Tomonori Usuda, iskoristili su vrhunsku prostornu rezoluciju postignutu adaptivnim optičkim sustavom i infracrvenom kamerom i spektrografom (IRCS) na Subaruu kako bi riješili unutarnji dio diska oko HD 141569A u emisije vodova ugljičnog monoksida u infracrvenom dijelu elektromagnetskog spektra. Za ovaj disk se znalo da postoji iz prethodnih studija prašine oko zvijezde. Proučavajući plin, nova studija uspješno je utvrdila veličinu unutarnjeg čišćenja na disku.
Emisija ugljičnog monoksida (CO) u disku koji okružuje HD 141569A, koji je udaljen nekih 320 svjetlosnih godina od Zemlje, proteže se na pedeset puta veću veličinu od Zemljine orbite. (Udaljenost između Zemlje i Sunca naziva se astronomskom jedinicom. U našem Sunčevom sustavu orbitalni polumjer Neptuna je oko 30 AU). Postepeno postaje jači prema unutarnjem dijelu koji je najbliži zvijezdi. Emisija doseže oko 15 AU, a zatim se smanjuje do središnje zvijezde. "Sada znamo da malo plina ostaje u unutarnjem 11 AU diska", rekao je Usuda. "Drugim riječima, HD 141569A u potpunosti je razvio rupu u središtu svog molekularnog plinskog diska veću od veličine Saturnove orbite."
"Veličina rupe je vrlo značajna", rekao je Goto, "jer ograničava mogućnosti izgleda rupe na prvom mjestu."
Teoretski, obodni disk bi mogao imati unutarnju šupljinu stvorenu zatvaranjem linija u magnetosferi zvijezde, koje bi prekinule disk. To se naziva magnetosfersko trunjenje i moglo bi objasniti zašto postoji praznina u prašini. Međutim, veličina skraćenja mora biti znatno manja, jednaka stotini astronomske jedinice ili otprilike veličini same zvijezde, pa to ne može objasniti sadašnje opažanje.
Uništavanje prašine zračenjem iz zvijezde u procesu koji se naziva sublimacija također može stvoriti unutarnju rupu u disku. Opet, očekivani radijus od takve aktivnosti premali je, otprilike desetina zemljinog orbitalnog polumjera, da bi se dao račun središnje šupljine HD 141569A.
Najbolje objašnjenje veličine središnje šupljine HD 141569A dolazi iz činjenice da ona odgovara gravitacijskom polumjeru zvijezde. Ovo je polumjer gdje je brzina zvuka ioniziranog plina koja struji iz zvijezde jednaka brzini bijega iz zvijezde. Drugim riječima, plin izvan gravitacijskog radijusa može slobodno izaći iz sustava nakon što je ioniziran. Plin u disku najgušći je u gravitacijskom polumjeru i prima više zračenja od središnje zvijezde od vanjskog dijela. Gubitak mase diska foto-isparavanjem je stoga najučinkovitiji na gravitacijskom radijusu.
Skala slične veličine unutarnje šupljine diska HD 141569A i njegovog gravitacijskog radijusa, oko 18 astronomskih jedinica, upućuje na to da je otvaranje napravljeno foto-isparavanjem, pri čemu se plin ionizira i gura. Također pokazuje da je, općenito, foto-isparavanje doista učinkovito u uklanjanju diska oko mlade zvijezde, čak i ako mogu biti prisutni i drugi procesi (poput nakupljanja materijala u grozdove koji se nazivaju viskozni rast).
Ova teorijska slika nije nova, ali sadašnje je opažanje prvo koje nudi jasne dokaze koji bi podržali ovu teoriju. Na ovoj slici obodni diskovi ne isparavaju polako iz područja koje su neposredno uz središnju zvijezdu. Umjesto toga, rupa velika kao što je gravitacijski radijus zvijezde, pojavljuje se manje ili više naglo, a zatim raste sve više dok disk i potencijal stvaranja planeta ne nestanu.
Uloga kruga diska
Zvijezda se rađa kada se plin sakuplja u molekularnom oblaku. Plin je uglavnom u obliku molekularnog vodika. Budući da plin ima kutni zamah, ne može sletjeti izravno na površinu neke zvijezde. Umjesto toga, ona formira tanku strukturu nalik disku oko zvijezde i polako gubi zamah dok orbitira oko zvijezde, tako da zvijezda može na kraju da je povuče unutra. Bez takvog "cirkularnog diska", zvijezda ne bi mogla skupljati masu iz njegov rođeni oblak.
Pored svoje funkcije opskrbe plinom za stvaranje zvijezda, cirkularni disk također pruža sirovinu za planete. Materijal preostao od zvijezdane formacije postupno se lijepi, čineći šljunak i stijene. Ove gomile zajedno tvore još veća tijela, poput 100-metarskih planeteimala. Sav taj materijal i dalje se okreće oko zvijezde dok raste u sve veća tijela. Na kraju, ako su uvjeti dobri, ovaj proces akreciranja stvara stjenovitu planetu sličnu Zemlji.
Nedavne opservacijske studije cirkularnih diskova iskorištavale su toplinsku emisiju i raspršenu svjetlost od čvrstog materijala u diskovima. Međutim, u ranim epohama postojanja diska, ove čvrste tvari čine samo oko jedan posto ukupne mase diska. Ostatak je još u plinskoj fazi i to uglavnom u molekularnom obliku (poput ugljičnog monoksida). Gledanje diska i proučavanje njegove komponente ugljičnog monoksida, a ne zrna prašine, znači da gledamo plinski disk, koji je glavna komponenta diska.
Disk oko zvijezde postoji samo kratko vrijeme, dok središnja zvijezda skuplja plin iz njega. Da biste razumjeli kako se disk razvija, zamislite da je cijeli životni vijek zvijezde bio samo stotinu godina. Disk oko zvijezde postojao bi samo od tri dana do mjesec dana prije nego što se posve rasprši. Zvijezda ima samo jednu šansu da formira planetarni sustav tijekom relativno kratkog vijeka svog cirkularnog diska. Ako ionizirajuće zračenje zvijezde sprečava da se disk prašine na planeti prikupi prije nego što se rasprši, tada će šansa zvijezde postati centar Sunčevog sustava zauvijek izgubljena. Kada i kako se disk raspada, ima izravne posljedice na mogućnost planetarne formacije.
Ti će rezultati biti objavljeni u Astrofizičkom časopisu krajem 2006. ili početkom 2007. godine.
Naslov znanstvenog rada: Unutarnji obruč molekularnog diska koji je prostorno riješen u infracrvenim linijama emisije CO, M. Goto, T. Usuda, C. P. Dullemond, Th. Henning, H. Linz, B. Stecklum i H. Suto
Istraživačka skupina: Miwa Goto (Institut Max Planck za astronomiju, Heidelberg, Njemačka) Tomonori Usuda (teleskop Subaru, NAOJ) C. P Dullemong (MPIA) Th. Henning (MPIA) H. Linz (MPIA) B. Stecklum (MPIA) Hiroshi Suto (NAOJ)
Izvorni izvor: Subaru News Release
