Jedna od trenutno najtoplijih astrofizičkih tema - lov na planete slične Zemlji oko drugih zvijezda - upravo je dobila važan zamah novih spektralnih promatranja MIDI instrumentom na ESO VLT Interferometru (VLTI).
Međunarodni tim astronoma [2] dobio je jedinstvene infracrvene spektre prašine u najužim područjima protoplanetarnih diskova oko tri mlade zvijezde - sada u stanju koje je vrlo slično onome našeg Sunčevog sustava u nastanku, nekih 4.500 prije milijun godina.
Izvještavajući u ovotjednom broju znanstvenog časopisa Nature, i zahvaljujući neujednačenom, oštrom i prodornom pogledu interferometrije, pokazuju da su u sva tri, pravi sastojci na pravom mjestu kako bi započeli stvaranje kamenih planeta na ovim zvijezdama.
"Pijesak" u unutarnjim dijelovima zvjezdanih diskova
Sunce se rodilo prije otprilike 4.500 milijuna godina iz hladnog i masivnog oblaka međuzvjezdanih plinova i prašine koji su se srušili pod vlastitim gravitacijskim potezom. Oko mlade zvijezde bio je prašnjav disk u kojem su se kasnije formirali Zemlja i drugi planeti, kao i kometi i asteroidi.
Ova je epoha odavno prošla, ali još uvijek možemo svjedočiti tom istom procesu promatrajući infracrvenu emisiju vrlo mladih zvijezda i prašnjave protoplanetarne diskove oko njih. Do sada, međutim, raspoloživa oprema nije dopuštala proučavanje raspodjele različitih sastojaka prašine na takvim diskovima; čak su i najbliži poznati predaleko za najbolje pojedinačne teleskope da ih razriješe. Ali sada, kako objašnjava Francesco Paresce, projektni znanstvenik za VLT interferometar i član tima iz ESO-a, „S VLTI možemo kombinirati svjetlost dva dobro odvojena velika teleskopa kako bismo dobili kutnu rezoluciju bez presedana. To nam je omogućilo da prvi put zavirimo direktno u najunutarnju regiju diskova oko nekih obližnjih mladih zvijezda, upravo na mjestu gdje očekujemo da će se planete poput naše Zemlje formirati ili će se uskoro formirati “.
Konkretno, nova interferometrijska opažanja triju mladih zvijezda od strane međunarodnog tima [2], koristeći kombiniranu snagu dva 8,2-metarska VLT teleskopa udaljena stotinu metara, postigla je dovoljnu oštrinu slike (oko 0,02 luka) za mjerenje infracrvene emisije iz unutarnje područje diskova oko tri zvijezde (što približno odgovara veličini Zemljine orbite oko Sunca) i emisija iz vanjskog dijela tih diskova. Odgovarajući infracrveni spektri pružili su ključne informacije o kemijskom sastavu prašine na diskovima kao i o prosječnoj veličini zrna.
Ova promatranja koja slijede pokazuju da je unutarnji dio diskova vrlo bogat kristalnim silikatnim zrnima („pijesak“) prosječnog promjera oko 0,001 mm. Nastaju koagulacijom mnogo manjih, amorfnih zrna prašine koja su bila sveprisutna u međuzvjezdanom oblaku koji su rodili zvijezde i njihove diskove.
Proračuni modela pokazuju da bi kristalna zrna trebala biti obilno prisutna u unutarnjem dijelu diska u vrijeme formiranja Zemlje. U stvari, meteoriti u našem Sunčevom sustavu uglavnom su sastavljeni od ove vrste silikata.
Nizozemski astronom Rens Waters, član tima s Astronomskog instituta sa Sveučilišta u Amsterdamu, oduševljen je: „Sa svim sastojcima na mjestu i stvaranjem većih zrnaca od prašine koje su već započele, stvaranjem većih i većih komada kamena i , napokon, planete poput Zemlje s ovih diskova gotovo je neizbježno! "
Transformacija zrna
Već je neko vrijeme poznato da većinu prašine na diskovima oko novorođenih zvijezda čine silikati. U natalnom oblaku je ta prašina amorfna, tj. Atomi i molekule koje čine zrno prašine su sastavljene na kaotičan način, a zrna su pahuljasta i vrlo mala, obično veličine oko 0,0001 mm. Međutim, u blizini mlade zvijezde gdje su temperatura i gustoća najviši, čestice prašine u obodnom disku obično se lijepe tako da zrna postanu veća. Nadalje, prašina se zagrijava zvjezdanim zračenjem i to uzrokuje da se molekule u zrnu preuređuju u geometrijske (kristalne) uzorke.
Prema tome, prašina u disk jedinicama koja su najbliže zvijezdi ubrzo se pretvara iz "netaknutih" (malih i amorfnih) u "prerađena" (krupnija i kristalna) zrna.
Spektralna opažanja silikatnih zrnaca u području srednjeg infracrvenog vala (oko 10 mm) pokazat će jesu li "netaknuta" ili "obrađena". Ranija zapažanja diskova oko mladih zvijezda pokazala su da je prisutna mješavina netaknutog i obrađenog materijala, ali dosad je bilo nemoguće reći gdje su različita zrna boravila u disku.
Zahvaljujući stopostotnom povećanju kutne razlučivosti s VLTI-om i vrlo osjetljivim MIDI instrumentom, detaljni infracrveni spektri različitih područja protoplanetarnih diskova oko tri novorođene zvijezde, stare samo nekoliko milijuna godina, sada pokazuju da je prašina blizu zvijezda je mnogo obrađivanija od prašine u vanjskim dijelovima diska. U dvije zvijezde (HD 144432 i HD 163296) prašina na unutarnjem disku prilično je obrađena, dok je prašina na vanjskom disku gotovo netaknuta. U trećoj zvijezdi (HD 142527) prašina se obrađuje na cijelom disku. U središnjem dijelu ovog diska izuzetno je obrađen, u skladu s potpuno kristalnom prašinom.
Važan zaključak iz promatranja VLTI-a je stoga da su građevni blokovi za planete slične Zemlji prisutni u cirkularnim diskovima od samog početka. To je od velike važnosti jer ukazuje da su planete zemaljskog (kamenitog) tipa poput Zemlje najvjerojatnije prilično uobičajene u planetarnim sustavima, također izvan Sunčevog sustava.
Netaknuti kometi
Ova zapažanja također imaju posljedice na proučavanje kometa. Neki - možda svi - kometi u Sunčevom sustavu sadrže i netaknutu (amorfnu) i obrađenu (kristalnu) prašinu. Kometi su se definitivno formirali na velikim udaljenostima od Sunca, u vanjskim područjima Sunčevog sustava u kojima je uvijek bilo vrlo hladno. Stoga nije jasno kako prerađena zrna prašine mogu završiti u kometama.
U jednoj teoriji, obrađena prašina se sa mladog Sunca prevozi turbulencijom u prilično gustom cirkularnom disku. Druge teorije tvrde da se prerađena prašina u kometama stvarala lokalno u hladnim područjima tijekom dužeg vremena, možda udarnim valovima ili gromovima u disku ili čestim sudarima većih fragmenata.
Sadašnji tim astronoma sada zaključuje da je prva teorija najvjerojatnije objašnjenje prisutnosti prerađene prašine u kometama. To također podrazumijeva da su komete dugog razdoblja koje nas ponekad posjećuju iz vanjskih dosega našeg Sunčevog sustava uistinu netaknuta tijela koja datiraju još iz doba kada Zemlja i drugi planeti još nisu bili formirani.
Proučavanja takvih kometa, osobito ako se izvode in situ, omogućit će izravan pristup izvornom materijalu iz kojeg je stvoren Sunčev sustav.
Više informacija
Rezultati izneseni u ovom ESO PR-u detaljnije su predstavljeni u istraživačkom radu „Građevni blokovi planeta unutar„ zemaljske “regije protoplanetarnih diskova“, Roy van Boekel i koautori (Nature, 25. studenoga 2004.). Promatranja su provedena tijekom ESO-ovog ranog demonstracijskog programa znanosti.
Bilješke
[1]: Ovo ESO-ovo izdanje objavljeno je u suradnji s Astronomskim institutom Sveučilišta u Amsterdamu, Nizozemska (NOVA PR) i Max-Planck-Institutom za astronomiju (Heidelberg, Njemačka (MPG PR)).
[2]: Tim čine Roy van Boekel, Michiel Min, Rens Waters, Carsten Dominik i Alex de Koter (Astronomski institut, Sveučilište u Amsterdamu, Nizozemska), Christoph Leinert, Olivier Chesneau, Uwe Graser, Thomas Henning, Rainer K Hler i Frank Przygodda (Max-Planck-Institut za astronomiju, Heidelberg, Njemačka), Andrea Richichi, Sebastien Morel, Francesco Paresce, Markus Schlerler i Markus Wittkowski (ESO), Walter Jaffe i Jeroen de Jong (Leidenski opservatorij) , Nizozemska), Anne Dutrey i Fabien Malbet (Observatoire de Bordeaux, Francuska), Bruno Lopez (Observatoire de la Cote d'Azur, Nice, Francuska), Guy Perrin (LESIA, Observatoire de Paris, Francuska) i Thomas Preibisch (Max -Planck-Institut za radioastronomiju, Bonn, Njemačka).
[3]: Instrument MIDI rezultat je suradnje njemačkih, nizozemskih i francuskih instituta. Pogledajte ESO PR 17/03 i ESO PR 25/02 za više informacija.
Izvorni izvor: ESO News Release
