Noi imagini ale telescopului japonez Subaru arată cum o tânără stea din apropiere și-a încheiat rapid copilăria. Decalajul este situat la aceeași distanță de stea ca orbita lui Saturn și oferă dovezi suplimentare teoriilor despre cum evoluează discurile de material în jurul stelelor tinere.
Mărirea unei stele tinere din apropiere, numită HD 141569A, astronomi de la Observatorul Astronomic Național al Japoniei și Institutul Max Planck pentru Astronomie au folosit telescopul Subaru de pe Mauna Kea, Hawai, pentru a descoperi o gaură într-un disc de gaz și praf care încercuiește Steaua. Existența acestui decalaj mare, care este aproximativ de dimensiunea orbitei lui Saturn, susține teoria conform căreia această stea tânără și-a încheiat brusc copilul, ionizând și îndepărtând gazul din discul din care s-a născut.
Echipa, condusă de dr. Miwa Goto și profesorul Tomonori Usuda a profitat de rezoluția spațială superbă obținută de sistemul de optică adaptivă și camera infraroșu și spectrograf (IRCS) de pe Subaru, pentru a rezolva partea cea mai interioară a discului în jurul HD 141569A în linii de emisie de monoxid de carbon în partea infraroșu a spectrului electromagnetic. Discul era cunoscut ca existând din studiile anterioare asupra prafului din jurul stelei. Studiind gazul, noul studiu a determinat cu succes dimensiunea luminozității interioare din disc.
Emisia din monoxid de carbon (CO) din discul din jurul HD 141569A, care se află la aproximativ 320 de ani lumină de Pământ, se extinde la o distanță de cincizeci de ori mai mare decât orbita Pământului. (Distanța dintre Pământ și Soare este numită unitate astronomică. În sistemul nostru solar, raza orbitală a Neptunului este de aproximativ 30 AU). Ea devine treptat mai puternică spre partea interioară cea mai apropiată de stea. Emisia atinge aproximativ 15 AU, apoi scade la steaua centrală. „Știm acum că rămâne puțin gaz în 11 UA interioară a discului”, a spus Usuda. Cu alte cuvinte, HD 141569A a dezvoltat complet o gaură în centrul discului său de gaz molecular, mai mare decât dimensiunea orbitei lui Saturn. "
„Mărimea găurii este foarte semnificativă”, a spus Goto, „deoarece limitează posibilitățile în care gaura a ajuns să fie în primul rând.”
Teoretic, un disc circumstanțial ar putea avea o cavitate interioară creată prin închiderea liniilor din magnetosfera stelei, care ar tăia discul. Aceasta se numește trunchiere magnetosferică și ar putea explica de ce există un decalaj în praf. Cu toate acestea, mărimea trunchierii trebuie să fie mult mai mică, la fel de mică ca o sută dintr-o unitate astronomică sau aproximativ dimensiunea stelei în sine, deci nu poate explica prezenta observație.
Distrugerea prafului prin radiații de la stea într-un proces numit sublimare ar putea de asemenea produce o gaură interioară a unui disc. Din nou, raza estimată de la o astfel de activitate este prea mică, aproximativ o zecime din raza orbitală a Pământului, pentru a reprezenta cavitatea centrală a HD 141569A.
Cea mai bună explicație pentru dimensiunea cavității centrale a HD 141569A vine din faptul că corespunde razei gravitaționale a stelei. Aceasta este raza în care viteza sonoră a gazului ionizat care curge de la stea este egală cu viteza de evacuare din stea. Cu alte cuvinte, gazul din afara razei gravitaționale poate scăpa liber din sistem odată ce este ionizat. Gazul din disc este cel mai dens la raza gravitațională și primește mai multă radiație de la steaua centrală decât partea exterioară. Pierderea în masă a discului prin fotoevaporare este, prin urmare, cea mai eficientă pe raza gravitațională.
Scara similară a dimensiunii cavității interioare a discului HD 141569A și raza sa gravitațională, aproximativ 18 unități astronomice, indică faptul că deschiderea se face prin foto-evaporare, gazul fiind ionizat și îndepărtat. De asemenea, arată că, în general, foto-evaporarea este într-adevăr eficientă pentru a îndepărta un disc din jurul unei stele tinere, chiar dacă pot fi prezente și alte procese (cum ar fi acumularea materialului în grupuri numite acreție vâscoasă).
Această imagine teoretică nu este nouă, dar observația actuală este prima care oferă orice dovezi clare pentru a susține această teorie. În această imagine, discurile circumstelare nu se evaporă încet din regiunile imediat adiacente stelei centrale. În schimb, o gaură la fel de mare ca raza gravitațională a stelei apare mai mult sau mai puțin brusc, iar apoi devine mai mare până când discul și potențialul de a forma planete a dispărut.
Rolul unui disc circular
O stea se naște atunci când gazul se colectează într-un nor molecular. Gazul este în principal sub formă de hidrogen molecular. Deoarece gazul are un impuls unghiular, acesta nu poate ateriza direct pe suprafața unei stele. În schimb, formează o structură subțire, asemănătoare discului, în jurul unei stele și pierde încet impulsul pe măsură ce orbitează steaua, astfel încât steaua o poate trage în cele din urmă. Fără un astfel de „disc circumstanțial”, o stea nu ar putea colecta masă din norul său de naștere.
Dincolo de funcția sa de alimentare cu gaz pentru formarea stelelor, un disc circumstanțier oferă și materie primă pentru planete. Materialul rămas de la formația stelară se lipește treptat, făcând pietricele și roci. Acestea se reunesc pentru a forma corpuri și mai mari, cum ar fi planetesimale de 100 de metri. Tot acest material continuă să se rotească în jurul stelei, în timp ce crește în corpuri tot mai mari. În cele din urmă, dacă condițiile sunt corecte, acest proces de acumulare produce o planetă stâncoasă similară cu Pământul.
Studii observaționale recente ale discurilor circumstanțiale au profitat de emisiile termice și de lumina împrăștiată din materialul solid din discuri. Cu toate acestea, în epocile timpurii ale existenței unui disc, aceste solide nu includ decât un procent din masa totală a discului. Restul este încă în faza gazoasă și în principal sub formă moleculară (cum ar fi monoxidul de carbon). Privind un disc și studiind componenta sa de monoxid de carbon și nu granulele de praf, înseamnă că ne uităm la discul de gaz, care este componenta principală a discului.
Un disc circumstelar există doar pentru o perioadă scurtă de timp, în timp ce steaua sa centrală colectează gaz din el. Pentru a înțelege cum evoluează un disc, imaginați-vă că toată durata de viață a stelei a fost de doar o sută de ani. Discul circumstanțial ar exista doar de la trei zile la o lună înainte să se disipeze cu totul. O stea are o singură șansă de a forma un sistem planetar în timpul vieții relativ scurte a discului său circular. Dacă radiațiile ionizante de la stea împiedică discul de praf să se acumuleze în planete înainte de a se disipa, atunci șansa stelei de a deveni centrul unui sistem solar se pierde pentru totdeauna. Când și cum disipa un disc, prin urmare, are consecințe directe asupra posibilității formării planetare.
Aceste rezultate vor fi publicate în Jurnalul Astrofizic la sfârșitul anului 2006 sau la începutul anului 2007.
Titlul lucrării de cercetare: marginea interioară a unui disc molecular rezolvat spațial în liniile de emisii de infraroșu CO, M. Goto, T. Usuda, C. P. Dullemond, Th. Henning, H. Linz, B. Stecklum și H. Suto
Grupul de cercetare: Miwa Goto (Institutul Max Planck pentru Astronomie, Heidelberg, Germania) Tomonori Usuda (Telescopul Subaru, NAOJ) C. P Dullemong (MPIA) Th. Henning (MPIA) H. Linz (MPIA) B. Stecklum (MPIA) Hiroshi Suto (NAOJ)
Sursa originală: Comunicat de presă Subaru
