Науково точна модель Beta Pictoris та її диска. Натисніть, щоб збільшити
Диски газу та пилу, що оточують новонароджених зірок, відомі як протопланетні диски; які вважаються регіонами, де з часом формуються планети. Ці диски зникають у міру дозрівання зірок, але деякі зірки все ще можна побачити з хмарою матеріалу навколо них, який називають сміттєвими дисками. Один з найвідоміших з них - це диск, що оточує Beta Pictoris, розташований лише за 60 світлових років.
Планети утворюються в дисках газу і пилу, які оточують новонароджених зірок. Такі диски називаються протопланетними дисками. Пил на цих дисках стає скелястими планетами, як Земля та внутрішніми ядрами гігантських газових планет, як Сатурн. Цей пил також є сховищем елементів, що складають основу життя.
Протопланетні диски зникають у міру дозрівання зірок, але багато зірок мають те, що називають сміттєвими дисками. Астрономи гіпотезують, що коли об'єкти, такі як астероїди та комети, народжуються з протопланетарного диска, зіткнення серед них можуть створити вторинний пиловий диск.
Найвідомішим прикладом таких пилових дисків є той, який оточує другу найяскравішу зірку в сузір'ї Pictor, що означає «мольберт мольберта». Ця зірка, відома як Бета Пікіріс або Бета Пік, є дуже близьким сусідом Сонця, всього за шістдесят світлових років, і тому його легко вивчити докладно.
Beta Pic вдвічі яскравіший від Сонця, але світло з диска набагато слабше. Астрономи Сміт і Терріл вперше виявили це слабке світло в 1984 році, заблокувавши світло від самої зірки за допомогою техніки, званої коронаграфією. Відтоді багато астрономів спостерігали за диском Beta Pic, використовуючи все кращі інструменти, наземні та космічні телескопи, щоб детально зрозуміти місце народження планет, а отже, і життя.
Команда астрономів з Національної астрономічної обсерваторії Японії, Нагойського університету та Університету Хоккайдо вперше поєднала кілька технологій, щоб отримати інфрачервоне поляризаційне зображення диска Beta Pic з кращою роздільною здатністю та більш високим контрастом, ніж будь-коли раніше: великий телескоп діафрагми ( телескоп Subaru з великим 8,2-метровим первинним дзеркалом), технологією адаптивної оптики та коронаграфічним датчиком, здатним робити знімки світла з різною поляризацією (Коронаграфічний пристрій Subaru з адаптивною оптикою, CIAO).
Великий телескоп діафрагми, особливо з високою якістю зображення Subaru, дозволяє бачити слабке світло з високою роздільною здатністю. Технологія адаптивної оптики зменшує впливи земної атмосфери на світло, що дозволяє спостереження з більшою роздільною здатністю. Коронаграфія - це техніка блокування світла від яскравого предмета, такого як зірка, щоб побачити біля нього слабкіші предмети, такі як планети та пил, що оточують зірку. Спостерігаючи поляризоване світло, відбите світло можна відрізнити від світла, що надходить безпосередньо від його первинного джерела. Поляризація також містить інформацію про розмір, форму та вирівнювання пиловідбиваючого світла.
Завдяки такому поєднанню технологій команді вдалося спостерігати за Beta Pic в інфрачервоному світлі два мікрометри довжиною хвилі при роздільній здатності п'ятої секунди. Ця резолюція відповідає можливості бачити окреме зерно рису з однієї милі або гірчичне насіння з кілометра. Досягнення цієї резолюції означає величезне поліпшення порівняно з попередніми поляриметричними спостереженнями 1990-х років, які мали роздільну здатність приблизно півтори секунди.
Нові результати наголошують на тому, що на диску Beta Pic є плацензимали, астероїди або кометоподібні об'єкти, які стикаються, утворюючи пил, що відбиває зоряне світло.
Поляризація світла, відбитого від диска, може виявити фізичні властивості диска, такі як склад, розмір та розподіл. Зображення всіх двох мікрометрових світлових довжин хвилі показує довгу тонку структуру диска, видно майже на краю. Поляризація світла показує, що десять відсотків світла двох мікрометрів поляризовані. Схема поляризації вказує на те, що світло - це відбиття світла, яке виникло від центральної зірки.
Аналіз того, як змінюється яскравість диска з відстанню від центральної, показує поступове зменшення яскравості з малим коливанням. Невелике коливання яскравості відповідає варіаціям щільності диска. Найбільш вірогідним поясненням є те, що щільніші регіони відповідають місцем стикання плацмедіалів. Подібні споруди були помічені ближче до зірки в попередніх спостереженнях на більш довгих хвилях за допомогою Охолодженої середньо-інфрачервоної камери та спектрографа Subaru (COMICS) та інших інструментів.
Аналогічний аналіз того, як величина поляризації змінюється на відстані від зірки, показує зменшення поляризації на відстані ста астрономічних одиниць (астрономічна одиниця - відстань між Землею та Сонцем). Це відповідає розташуванню, де яскравість також зменшується, що дозволяє припустити, що на цій відстані від зірки менше планетнихмалень.
Команда досліджувала моделі диска Beta Pic, які можуть пояснити як нові, так і старі спостереження, вони виявили, що пил на диску Beta Pic є більш ніж в десять разів більшим, ніж типові зерна міжзоряного пилу. Пиловий диск Beta Pics, ймовірно, виготовлений з пухких скупчень пилу і льоду розміром мікрометра, як дрібні кролики пилу розміром з бактеріями.
Ці результати разом дають дуже вагомі докази того, що диск, що оточує Beta Pic, генерується утворенням та зіткненням планетсималів. Рівень деталізації цієї нової інформації зміцнює наше розуміння середовища, в якому планети формуються та розвиваються.
Мотохіде Тамура, який очолює команду, каже: «мало хто зміг вивчити місце народження планет, спостерігаючи поляризоване світло за допомогою великого телескопа. Наші результати показують, що це дуже корисний підхід. Ми плануємо поширити наше дослідження на інші диски, щоб отримати вичерпне уявлення про те, як пил перетворюється на планети ».
Ці результати були опубліковані у виданні журналу Astrophysical 20 квітня 2006 року.
Учасники команди: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (Університет Нагоя, Каліфорнійський технологічний інститут), Hiroshi Kimura, Ttssuo Yamamoto (Університет Хоккайдо)
Це дослідження було підтримано Міністерством освіти, культури, спорту, науки та технологій Японії за допомогою грантової допомоги на наукові дослідження пріоритетних напрямків «Розвитку надсонячної планетарної науки».
Оригінальне джерело: News News Release
