Un model corect din punct de vedere științific al Beta Pictoris și al discului său. Faceți clic pentru a mări
Discurile de gaz și praf care înconjoară stele nou-născuți sunt cunoscute sub numele de discuri proto-planetare; care se crede că sunt regiuni în care în cele din urmă se vor forma planete. Aceste discuri dispar pe măsură ce stelele se maturizează, dar unele stele pot fi încă văzute cu un nor de material în jurul lor numit discuri de resturi. Unul dintre cele mai cunoscute dintre acestea este discul din jurul Beta Pictoris, situat la doar 60 de ani lumină.
Planetele se formează în discuri de gaz și praf care înconjoară stele nou-născute. Asemenea discuri se numesc discuri proto-planetare. Praful din aceste discuri devine planete stâncoase precum Pământul și miezurile interioare ale planetelor gigantice cu gaz precum Saturn. Acest praf este, de asemenea, un depozit de elemente care stau la baza vieții.
Discurile proto-planetare dispar pe măsură ce stelele se maturizează, dar multe stele au ceea ce se numesc discuri de resturi. Astronomii consideră că odată ce obiectele precum asteroizii și cometele se nasc din discul proto-planetar, coliziunile dintre ele pot produce un disc secundar de praf.
Cel mai cunoscut exemplu de astfel de discuri de praf este cel care înconjoară a doua cea mai strălucitoare stea din constelația Pictor, adică „șevaletul pictorului”. Această stea, cunoscută sub numele de Beta Pictoris sau Beta Pic, este un vecin foarte apropiat al Soarelui, la doar șaizeci de ani lumină distanță și, prin urmare, ușor de studiat în detaliu.
Beta Pic este de două ori mai luminos decât Soarele, dar lumina de pe disc este mult mai slabă. Astronomii Smith și Terrile au fost primii care au detectat această lumină slabă în 1984, blocând lumina de la stea însăși folosind o tehnică numită coronagrafie. De atunci, mulți astronomi au observat discul Beta Pic folosind instrumente din ce în ce mai bune și telescoape bazate pe sol și spațiu pentru a înțelege în detaliu locul de naștere al planetelor și, prin urmare, viața.
O echipă de astronomi de la Observatorul Național Astronomic din Japonia, Universitatea Nagoya și Universitatea Hokkaido au combinat pentru prima dată mai multe tehnologii pentru a obține o imagine de polarizare în infraroșu a discului Beta Pic, cu o rezoluție mai bună și un contrast mai mare decât oricând: un telescop cu deschidere mare ( telescopul Subaru, cu oglinda primară mare de 8,2 metri), tehnologie optică adaptivă și un imagist coronagrafic capabil să realizeze imagini cu lumină cu polarizări diferite (imagistul coronagrafic Subaru cu optică adaptivă, CIAO).
Un telescop cu deschidere mare, în special cu calitatea imagistică excelentă a lui Subaru, permite luminii slabe să fie văzute la rezoluție înaltă. Tehnologia optică adaptivă reduce efectele distorsionante ale atmosferei Pământului asupra luminii, permițând observații cu rezoluție mai mare. Coronagrafia este o tehnică pentru blocarea luminii de la un obiect luminos, cum ar fi o stea, pentru a vedea obiecte slabe în apropierea acesteia, cum ar fi planetele și praful care înconjoară o stea. Prin observarea luminii polarizate, lumina reflectată poate fi deosebită de lumina care vine direct de la sursa sa originală. Polarizarea conține, de asemenea, informații despre dimensiunea, forma și alinierea luminii care reflectă praful.
Cu această combinație de tehnologii, echipa a reușit să observe Beta Pic în lumină infraroșie la doi micrometri în lungime de undă la o rezoluție de o cincime dintr-un arcsecond. Această rezoluție corespunde capacității de a vedea un bob individual de orez de la o milă distanță sau o sămânță de muștar de la un kilometru distanță. Realizarea acestei rezoluții reprezintă o îmbunătățire uriașă față de observațiile polarimetrice anterioare comparabile din anii 1990, care au avut doar rezoluții de aproximativ un arc și jumătate de secunde.
Noile rezultate sugerează cu fermitate că discul Beta Pic conține planeteimale, asteroide sau obiecte asemănătoare cometelor, care se ciocnesc pentru a genera praf care reflectă lumina stelară.
Polarizarea luminii reflectate de pe disc poate dezvălui proprietățile fizice ale discului, cum ar fi compoziția, dimensiunea și distribuția. O imagine a tuturor luminilor de lungime de undă a celor doi micrometri arată structura subțire lungă a discului văzută aproape la margine. Polarizarea luminii arată că zece procente din cele două micrometre sunt polarizate. Modelul de polarizare indică faptul că lumina este o reflectare a luminii care provine de la steaua centrală.
O analiză a modului în care luminozitatea discului se schimbă cu distanța de la central arată o scădere treptată a luminozității cu o oscilație mică. O mică oscilație a luminozității corespunde variațiilor densității discului. Cea mai probabilă explicație este că regiunile mai dense corespund locului în care planșimalii se ciocnesc. Structuri similare au fost văzute mai aproape de stea în observațiile anterioare la lungimi de undă mai lungi, folosind Camera Subro-Infraroșă și Spectrografă (COMICS) a lui Subaru și alte instrumente.
O analiză similară a modului în care cantitatea de polarizare se schimbă cu distanța de stea arată o scădere a polarizării la o distanță de o sută de unități astronomice (o unitate astronomică este distanța dintre Pământ și Soare). Aceasta corespunde unei locații în care luminozitatea scade, de asemenea, ceea ce sugerează că la această distanță de stea există mai puține planetesime.
În timp ce echipa a investigat modele ale discului Beta Pic care pot explica atât observațiile noi, cât și cele vechi, au descoperit că praful din discul Beta Pic este de peste zece ori mai mare decât boabele obișnuite de praf interstelar. Discul de praf Beta Pics este probabil format din ciorchini de praf și gheață de dimensiuni micrometre, precum iepurașii de praf de dimensiuni mici ale bacteriilor.
Împreună, aceste rezultate oferă dovezi foarte puternice că discul din jurul Beta Pic este generat de formarea și coliziunea planeteimalelor. Nivelul de detaliu al acestei noi informații solidifică înțelegerea noastră despre mediul în care se formează și se dezvoltă planetele.
Motohide Tamura, care conduce echipa, spune că „puțini oameni au putut studia locul de naștere a planetelor observând lumina polarizată cu un telescop mare. Rezultatele noastre arată că aceasta este o abordare foarte plină de satisfacții. Avem de gând să extindem cercetarea noastră pe alte discuri, pentru a obține o imagine cuprinzătoare a modului în care praful se transformă în planete. "
Aceste rezultate au fost publicate în ediția din 20 aprilie 2006 a Jurnalului Astrofizic.
Membrii echipei: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (Universitatea Nagoya, Institutul de Tehnologie din California), Hiroshi Kimura, Tetsuo Yamamoto (Universitatea Hokkaido)
Această cercetare a fost susținută de Ministerul Educației, Culturii, Sportului, Științei și Tehnologiei Japoniei printr-o Grant-in-Aid pentru Cercetare Științifică pe Domenii Prioritare pentru „Dezvoltarea Științei Planetare Extra-solare.”
Sursa originală: Comunicat de presă NAOJ
