Astronomi so prvič brez podrobnosti opazili procese, ki povzročajo zvezde in planete v nastajajočih sončnih sistemih. Joshua Eisner z univerze v Arizoni in njegovi sodelavci so s teleskopi Keck na Mauna Kea na Havajih, opremljeni s posebej izdelanim instrumentom z imenom ASTRA (ASTrometric in fazno omenjena astronomija), lahko globoko pokukali v protoplanetarne diske - vrtinčaste oblake plina in prah, ki napaja naraščajočo zvezdo v njenem središču in se sčasoma združi v planete in asteroide, da tvorijo osončje. Kar so videli, je vpogled v način, kako je vodikov plin iz protoplanetarnega diska vgrajen v zvezdo.
Da bi dobili izjemno fino ločljivost, potrebno za opazovanje procesov, ki se dogajajo na meji med zvezdo in njenim okoliškim diskom 500 svetlobnih let od Zemlje, je ekipa združila svetlobo iz dveh teleskopov Keck, ki zagotavlja kotno ločljivost, lepšo od Hubblove . Eisner in njegova ekipa so uporabili tudi tehniko, imenovano spektro-astrometrija, da bi še bolj povečali ločljivost. Z merjenjem svetlobe, ki izhaja iz protoplanetarnih diskov na različnih valovnih dolžinah z zrcalnimi teleskopskimi ogledali Keck, in nadaljnjo manipulacijo z ASTRA, so raziskovalci dosegli ločljivost, potrebno za opazovanje procesov v središčih nastajajočih sončnih sistemov.
"Kotna ločljivost, ki jo lahko dosežete s vesoljskim teleskopom Hubble, je približno 100-krat preveč groba, da bi lahko videli, kaj se dogaja tik zunaj zvezde, ki ni večja od našega sonca," je dejal Eisner. Z drugimi besedami, celo protoplanetarni disk, ki je dovolj blizu, da bi ga lahko obravnavali v soseščini našega osončja, bi bil videti brez značilnosti.
S to novo tehniko je ekipa lahko razlikovala med distribucijo plina, večinoma sestavljenega iz vodika, in prahom, s čimer je razrešila lastnosti diska.
"Uspeli smo se zares približati zvezdi in pogledati vmesnik med protoplanetarnim diskom, bogatim s plinom, in zvezdo," je dejal Eisner.
Protoplanetarni diski se tvorijo v zvezdnih drevesnicah, ko se oblaki molekul plina in prašnih delcev začnejo pod vplivom gravitacije zrušiti.
Na začetku se počasi vrti, zaradi naraščajoče mase in težnosti oblaka postane bolj gost in bolj kompakten. Ohranjanje rotacijskega zagona pospeši oblak, ko se krči, podobno kot se drsalka vrti hitreje, ko se vleče v roke. Centrifugalna sila oblak sploni v vrteči se disk vrtinčenih plinov in prahu, kar na koncu povzroči planete, ki krožijo po zvezdi v približno isti ravnini.
Astronomi vedo, da zvezde pridobivajo maso, tako da v disk, ki jih obdaja, vgradijo nekaj vodikovega plina, in sicer v procesu, imenovanem kopičenje, kar se lahko zgodi na enega od dveh načinov.
V enem scenariju se plin pogoltne, ko se spere tik do ognjene površine zvezde.
V drugem, veliko bolj nasilnem scenariju magnetna polja, ki se zlivajo od zvezde, potisnejo bližajoči se plin in povzročijo, da se skopi, kar ustvarja vrzel med zvezdo in njenim okoliškim diskom. Otokovi vodikovi atomi vodika, namesto da bi se priklopili na površino zvezde, potujejo po črtah magnetnega polja kot na avtocesti, pri čemer se v tem procesu pregrevajo in ionizirajo.
"Ko je zaprt v zvezdno magnetno polje, se plin pretaka skozi polja polja, ki segajo visoko nad in pod ravnino diska," je pojasnil Eisner. "Material se nato z velikimi hitrostmi strmoglavi v zvezde polarnih regij."
V tem infernu, ki vsako sekundo sprosti energijo milijonov atomskih bomb v Hirošimi, se del diskovnega plina izstreli iz diska in se odpira daleč v vesolje kot medzvezdni veter.
"Želimo razumeti, kako se material nabira na zvezdo," je dejal Eisner. "Ta postopek ni bil nikoli neposredno merjen."
Eisnerjeva ekipa je teleskope usmerila na 15 protoplanetarnih diskov z mladimi zvezdami, ki se gibljejo med polovico in 10-krat večjo kot naše sonce.
"Uspešno bi lahko ugotovili, da plin v večini primerov del svoje kinetične energije pretvori v svetlobo zelo blizu zvezd", je dejal, znanilec bolj nasilnega scenarija kopičenja.
"V drugih primerih smo videli dokaze o vetrovih, ki so se sproščali v vesolje, skupaj z materialom, ki se nabira na zvezdi," je dodal Eisner. "Našli smo celo primer - okoli zvezde z zelo veliko maso - v katerem lahko disk sega vse do zvezdne površine."
Sončni sistemi, ki so jih astronomi izbrali za to študijo, so še mladi, verjetno stari nekaj milijonov let.
"Ti diski bodo približno nekaj milijonov let več," je dejal Eisner. "Do takrat se lahko oblikujejo prvi planeti, plinski velikani, podobni Jupiterju in Saturnu, ki porabijo veliko materiala na disku."
Bolj trdnih, skalnatih planetov, kot so Zemlja, Venera ali Mars, ne bo naokoli šele veliko pozneje.
"Toda gradniki teh bi se lahko oblikovali zdaj," je dejal, zato je ta raziskava pomembna za naše razumevanje, kako se oblikujejo sončni sistemi, vključno s tistimi s potencialno bivalnimi planeti, kot je Zemlja.
"Bomo videli, ali bomo lahko naredili podobne meritve organskih molekul in vode v protoplanetarnih diskih," je dejal. "To bi lahko bili tisti, ki bi lahko ustvarili planete s pogoji za življenje v živo."
Članek skupine je bil objavljen v časopisu Astrophysical Journal
Paper: Eisner et al. Prostorsko in spektralno raztopljen vodikov plin znotraj 0,1 AU zvezda T Tauri in Herbig Ae / Be.
Vir: Univerza v Arizoni
