Pentru prima dată, astronomii au observat în detaliu fără precedent procesele care au dat naștere stelelor și planetelor în sistemele solare naștere. Folosind ambele telescoape Keck de pe Mauna Kea din Hawaii echipate cu un instrument special conceput numit ASTRA (ASTrometric și astronomic referit în fază), Joshua Eisner de la Universitatea din Arizona și colegii săi au putut să privească profund pe discurile protoplanetare - nori învolburanți de gaz și praf care alimentează steaua în creștere din centrul său și, în cele din urmă, se coagulează în planete și asteroizi pentru a forma un sistem solar. Ceea ce au văzut este o perspectivă asupra modului în care gazul de hidrogen de pe discul protoplanetar este încorporat în stea.
Pentru a obține rezoluția extrem de fină necesară pentru a observa procesele care se petrec la limita dintre stea și discul său înconjurător, la 500 de ani lumină de pe Pământ, echipa a combinat lumina de la cele două telescoape Keck, care oferă o rezoluție unghiulară mai fină decât cea a lui Hubble . Eisner și echipa sa au folosit și o tehnică numită spectro-astrometrie pentru a stimula rezoluția și mai mult. Măsurând lumina emanată de discurile protoplanetare la diferite lungimi de undă cu ambele oglinzi ale telescopului Keck și manipulând-o în continuare cu ASTRA, cercetătorii au obținut rezoluția necesară pentru a observa procesele din centrele sistemelor solare în curs de dezvoltare.
„Rezoluția unghiulară pe care o puteți obține cu Telescopul spațial Hubble este de aproximativ 100 de ori prea grosieră pentru a putea vedea ce se întâmplă chiar în afara unei stele naștere, nu mult mai mare decât soarele nostru”, a spus Eisner. Cu alte cuvinte, chiar și un disc protoplanetar suficient de aproape pentru a fi considerat în vecinătatea sistemului nostru solar ar apărea ca un blob fără caracteristici.
Cu această nouă tehnică, echipa a reușit să facă distincția între distribuțiile de gaz, formate în mare parte din hidrogen și praf, rezolvând astfel caracteristicile discului.
„Am reușit să ne apropiem cu adevărat, cu adevărat de stea și să ne uităm chiar la interfața dintre discul protoplanetar bogat în gaze și stea”, a spus Eisner.
Discurile protoplanetare se formează în pepinierele stelare atunci când nori de molecule de gaz și particule de praf încep să se prăbușească sub influența gravitației.
Inițial rotind încet, masa și gravitația din nor fac ca acesta să devină mai dens și mai compact. Păstrarea impulsului de rotație accelerează norul pe măsură ce se micșorează, la fel ca un patinator care se învârte mai repede în timp ce se trage în brațe. Forța centrifugă plutește norul într-un disc învârtit cu gaz și praf învârtit, dând naștere în cele din urmă a planetelor care își orbitează steaua în același plan.
Astronomii știu că stelele dobândesc masă prin încorporarea o parte din gazul de hidrogen în discul care le înconjoară, într-un proces numit accreție, care se poate întâmpla într-unul din două moduri.
Într-un scenariu, gazul este înghițit în timp ce se spală chiar pe suprafața arzătoare a stelei.
În cel de-al doilea scenariu, mult mai violent, câmpurile magnetice care se extind de la stea împing înapoi gazul care se apropie și îl determină să crească, creând un decalaj între stea și discul său din jur. În loc să se strecoare pe suprafața stelei, atomii de hidrogen călătoresc de-a lungul liniilor câmpului magnetic ca și cum ar fi pe o autostradă, devenind supraîncălziți și ionizați în acest proces.
"Odată prins în câmpul magnetic al stelei, gazul este îmbibat de-a lungul liniilor de câmp care se ridică deasupra și sub planul discului", a explicat Eisner. „Materialul se prăbușește în regiunile polare ale stelei la viteze mari.”
În acest infern, care eliberează energia a milioane de bombe atomice de dimensiunea Hiroshima în fiecare secundă, o parte din fluxul de gaz arhivant este evacuat de pe disc și aruncat departe în spațiu ca vânt interstelar.
„Vrem să înțelegem cum materialul accelerează steaua”, a spus Eisner. „Acest proces nu a fost niciodată măsurat direct.”
Echipa lui Eisner a indicat telescoapele pe 15 discuri protoplanetare cu stele tinere care variază în masă între jumătate și 10 ori mai mare decât soarele nostru.
„Am putea descoperi cu succes faptul că, în cele mai multe cazuri, gazul transformă o parte din energia sa cinetică în lumină foarte aproape de stele”, a spus el, un semn al scenariului de accentuare mai violent.
„În alte cazuri, am văzut dovezi ale vânturilor lansate în spațiu împreună cu materialul care se întinde pe stea”, a adăugat Eisner. „Am găsit chiar un exemplu - în jurul unei stele cu o masă foarte mare - în care discul poate ajunge până la suprafața stelară.”
Sistemele solare pe care astronomii au ales-o pentru acest studiu sunt încă tinere, probabil vechi de câteva milioane de ani.
„Aceste discuri vor fi în jur de câteva milioane de ani”, a spus Eisner. „Până la acel moment, se pot forma primele planete, giganți de gaz similare cu Jupiter și Saturn, folosind mult material din disc.”
Planete mai solide, stâncoase, cum ar fi Pământul, Venus sau Marte, nu vor fi în jur până mult mai târziu.
„Dar blocurile pentru cei care se pot forma acum”, a spus el, motiv pentru care această cercetare este importantă pentru înțelegerea modului în care se formează sistemele solare, inclusiv cele cu planete potențial locuibile, cum ar fi Pământul.
„Vom vedea dacă putem face măsurători similare cu molecule organice și apă în discurile protoplanetare”, a spus el. „Acestea ar fi cele care ar putea genera planete cu condițiile de a adăposti viața.”
Lucrarea echipei a fost publicată în Jurnalul Astrofizic
Lucrare: Eisner et al. Gaz de hidrogen rezolvat spațial și spectral în limita a 0,1 AU de T Tauri și Herbig Ae / Be Stars.
Sursa: Universitatea din Arizona
