Znanstveno natančen model Beta Pictorisa in njegovega diska. Kliknite za povečavo
Diski plina in prahu, ki obdajajo novorojene zvezde, so znani kot protoplanetarni diski; za katere velja, da so regije, kjer se bodo sčasoma oblikovali planeti. Ti diski izginejo, ko zvezde dozorijo, nekatere zvezde pa je še vedno mogoče videti z oblakom materiala okoli sebe, imenovanim naplavinami. Eden najbolj znanih med njimi je disk, ki obdaja Beta Pictoris, ki se nahaja le 60 svetlobnih let.
Planeti se oblikujejo v diskih plina in prahu, ki obkrožajo novonastale zvezde. Takšni diski se imenujejo proto planetarni diski. Prah na teh diskih postane skalnat planet kot Zemlja in notranja jedra velikanskih plinskih planetov, kot je Saturn. Ta prah je tudi odlagališče elementov, ki so osnova življenja.
Protoplanetarni diski izginejo, ko zvezde dozorijo, vendar ima veliko zvezd tako imenovane diskovce. Astronomi domnevajo, da ko se na protoplanetarnem disku rodijo predmeti, kot so asteroidi in kometi, lahko trki med njimi ustvarijo sekundarni disk za prah.
Najbolj znan primer takšnih prašnih diskov je tisti, ki obkroža drugo najsvetlejšo zvezdo v ozvezdju Pictor, kar pomeni "slikarjev станček". Ta zvezda, znana kot Beta Pictoris ali Beta Pic, je zelo blizu Sončevega soseda, ki je oddaljeno le šestdeset svetlobnih let, zato ga je mogoče podrobno proučiti.
Beta Pic je dvakrat svetlejša od Sonca, vendar je svetloba s diska precej šibkejša. Astronoma Smith in Terrile sta prva odkrila to rahlo svetlobo leta 1984, in sicer s pomočjo tehnike, imenovane koronagrafija. Od takrat so mnogi astronomi opazovali disk Beta Pic z vedno boljšimi instrumenti in teleskopi, ki temeljijo na vesolju in vesolju, da bi podrobno razumeli rojstni kraj planetov in s tem življenje.
Skupina astronomov z Japonskega nacionalnega astronomskega observatorija, univerze Nagoya in univerze Hokkaido je prvič združila več tehnologij, da bi pridobila infrardečo polarizacijsko sliko diska Beta Pic z boljšo ločljivostjo in večjim kontrastom kot doslej: velik teleskop z zaslonko ( teleskop Subaru z velikim 8,2 metrskim primarnim zrcalom), tehnologijo prilagodljive optike in koronagrafskim snemalnikom, ki omogoča fotografiranje svetlobe z različno polarizacijo (Subarujev koronagrafski slikovni aparat s prilagodljivo optiko, CIAO).
Velik teleskop z zaslonko, še posebej z izjemno kakovostjo slikanja Subaru, omogoča vidno šibko svetlobo pri visoki ločljivosti. Tehnologija prilagodljive optike zmanjša vpliv Zemljine atmosfere na svetlobo, kar omogoča opazovanje z večjo ločljivostjo. Koronagrafija je tehnika za blokiranje svetlobe s svetlega predmeta, kot je zvezda, za ogled slabših predmetov v bližini, kot so planeti in prah, ki obkroža zvezdo. Z opazovanjem polarizirane svetlobe se lahko odsevana svetloba razlikuje od svetlobe, ki prihaja neposredno iz njenega prvotnega vira. Polarizacija vsebuje tudi podatke o velikosti, obliki in poravnavi svetlobe, ki odbija svetlobo.
S to kombinacijo tehnologij je ekipi uspelo opazovati Beta Pic v infrardeči svetlobi dva mikrometra valovne dolžine z ločljivostjo petine arcsekunde. Ta resolucija ustreza temu, da lahko vidimo posamezno zrno riža z ene milje ali gorčično seme s kilometra. Doseganje te resolucije pomeni veliko izboljšanje v primerjavi s primerljivimi prejšnjimi polarimetričnimi opazovanji iz devetdesetih let prejšnjega stoletja, ki so imele ločljivost le približno pol in pol sekunde.
Novi rezultati močno kažejo, da disk Beta Pic vsebuje platesimale, asteroidne ali kometne podobne predmete, ki trčijo, da ustvarijo prah, ki odseva zvezdno svetlobo.
Polarizacija svetlobe, ki se odbija od diska, lahko razkrije fizične lastnosti diska, kot so sestava, velikost in porazdelitev. Slika vseh luč valovne dolžine mikrometra prikazuje dolgo tanko strukturo diska, ki je viden skoraj na robu. Polarizacija svetlobe kaže, da je deset odstotkov svetlobe dveh mikrometrov polarizirano. Vzorec polarizacije kaže, da je svetloba odsev svetlobe, ki izvira iz osrednje zvezde.
Analiza, kako se svetlost diska spreminja z odmikom od osrednje, prikazuje postopno zmanjšanje svetlosti z majhnim nihanjem. Rahlo nihanje svetlosti ustreza variacijam gostote diska. Najverjetnejša razlaga je, da gostejše regije ustrezajo tistemu, kjer se trčijo planetesimalci. Podobne strukture so bile opažene bližje zvezdi v prejšnjih opazovanjih na daljših valovnih dolžinah s pomočjo Subarujevega ohlajenega srednje infrardečega fotoaparata in spektrografa (COMICS) in drugih instrumentov.
Podobna analiza, kako se količina polarizacije spreminja z oddaljenostjo od zvezde, kaže zmanjšanje polarizacije na razdalji sto astronomskih enot (astronomska enota je razdalja med Zemljo in Soncem). To ustreza mestu, kjer se tudi svetlost zmanjšuje, kar kaže na to, da je na tej razdalji od zvezde manj planetesimal.
Ko je skupina raziskovala modele diska Beta Pic, ki lahko razložijo nova in stara opažanja, so ugotovili, da je prah na disku Beta Pic več kot desetkrat večji od običajnih zrn medzvezdnega prahu. Disk za prah Beta Pics je verjetno narejen iz mikrometrskih ohlapnih gruč prahu in ledu, kot so drobni zajčki velikosti bakterij.
Ti rezultati skupaj zagotavljajo zelo močan dokaz, da disk, ki obdaja Beta Pic, nastane s tvorbo in trkom planetesimal. Stopnja podrobnosti teh novih informacij utrjuje naše razumevanje okolja, v katerem se planeti oblikujejo in razvijajo.
Motohide Tamura, ki vodi ekipo, pravi, da je "malo ljudi lahko preučilo rojstni kraj planetov z opazovanjem polarizirane svetlobe z velikim teleskopom. Naši rezultati kažejo, da je to zelo koristen pristop. Načrtujemo razširitev naše raziskave na druge diske, da dobimo celovito sliko, kako se prah spreminja v planete. "
Ti rezultati so bili objavljeni v izdaji časopisa Astrophysical 20. aprila 2006.
Člani skupine: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (Univerza Nagoya, Kalifornijski tehnološki inštitut), Hiroshi Kimura, Tetsuo Yamamoto (University of Hokkaido)
Japonsko ministrstvo za izobraževanje, kulturo, šport, znanost in tehnologijo je podprlo to raziskavo z donacijo za znanstveno raziskovanje prednostnih področij za "razvoj zunanje sončne planetarne znanosti".
Izvirni vir: NAOJ News Release
