Unul dintre cele mai tari subiecte astrofizice în prezent - vânătoarea planetelor asemănătoare Pământului în jurul altor stele - tocmai a primit un impuls important din noile observații spectrale cu instrumentul MIDI la interferometrul VLT ESO (VLTI).
O echipă internațională de astronomi [2] a obținut spectre infraroșii unice ale prafului în regiunile cele mai interioare ale discurilor proto-planetare din jurul a trei stele tinere - acum într-o stare posibilă foarte asemănătoare cu cea a sistemului nostru solar în realizare, aproximativ 4.500 acum milioane de ani.
Raportând în ediția din această săptămână a revistei științifice Nature, și datorită viziunii inegalabile, ascuțite și pătrunzătoare a interferometriei, ei arată că în toate cele trei ingrediente potrivite sunt prezente în locul potrivit pentru a începe formarea de planete stâncoase la aceste stele.
„Nisip” în regiunile interioare ale discurilor stelare
Soarele s-a născut în urmă cu aproximativ 4.500 de milioane de ani dintr-un nor rece și masiv de gaz interstelar și praf care s-a prăbușit sub propria atracție gravitațională. Un disc prăfuit a fost prezent în jurul tinerei stele, în care s-au format ulterior Pământul și alte planete, precum și comete și asteroizi.
Această epocă este demult apărută, dar este posibil să asistăm la același proces prin observarea emisiilor infraroșii de la stele foarte tinere și a discurilor protoplanetare prăfuite din jurul lor. Până în prezent, însă, instrumentația disponibilă nu a permis studierea distribuției diferitelor componente ale prafului în astfel de discuri; chiar și cei mai apropiați cunoscuți sunt prea departe pentru ca cele mai bune telescoape unice să le rezolve. În prezent, după cum explică Francesco Paresce, proiect de știință pentru interferometrul VLT și membru al echipei de la ESO, „cu VLTI putem combina lumina de la două telescoape mari bine separate pentru a obține o rezoluție unghiulară fără precedent. Acest lucru ne-a permis, pentru prima dată, să privim direct în cea mai interioară regiune a discurilor din jurul unor stele tinere din apropiere, chiar în locul în care ne așteptăm să se formeze sau să se formeze curând planete ”.
Mai exact, noile observații interferometrice ale celor trei stele tinere de către o echipă internațională [2], folosind puterea combinată a două telescoape VLT de 8,2 m la o sută de metri una de alta, au obținut o claritate a imaginii (aproximativ 0,02 arcsec) pentru a măsura emisia infraroșie de la regiunea interioară a discurilor în jurul a trei stele (corespunzând aproximativ dimensiunii orbitei Pământului în jurul Soarelui) și emisia din partea exterioară a acestor discuri. Spectrele infraroșii corespunzătoare au furnizat informații cruciale despre compoziția chimică a prafului din discuri și, de asemenea, despre dimensiunea medie a bobului.
Aceste observații de aruncare a traseului arată că partea interioară a discurilor este foarte bogată în granule de silicat cristalin („nisip”) cu un diametru mediu de aproximativ 0,001 mm. Ele sunt formate prin coagularea unor boabe de praf mult mai mici, amorfe, care erau omniprezente în norul interstelar care a dat naștere stelelor și discurilor lor.
Calculele model arată că cerealele cristaline ar trebui să fie prezente din abundență în partea interioară a discului în momentul formării Pământului. De fapt, meteoritele din propriul nostru sistem solar sunt compuse în principal din acest tip de silicat.
Astronomul olandez Rens Waters, membru al echipei de la Institutul Astronomic al Universității din Amsterdam, este entuziasmat: „Cu toate ingredientele în loc și formarea de boabe mai mari din praf a început deja, formarea de bucăți de piatră mai mari și mai mari în sfârșit, planetele asemănătoare Pământului de pe aceste discuri sunt aproape inevitabile! ”
Transformarea boabelor
De ceva vreme se știe că cea mai mare parte a prafului din discurile din jurul stelelor nou-născuților este alcătuită din silicați. În norul natal, acest praf este amorf, adică atomii și moleculele care alcătuiesc un bob de praf sunt reunite într-un mod haotic, iar boabele sunt pufoase și foarte mici, de obicei cu o dimensiune de aproximativ 0.0001 mm. Cu toate acestea, în apropierea stelei tinere unde temperatura și densitatea sunt cele mai ridicate, particulele de praf din discul circumstanțial tind să se lipească astfel încât cerealele să devină mai mari. Mai mult decât atât, praful este încălzit de radiații stelare și acest lucru face ca moleculele din boabe să se aranjeze în modele geometrice (cristaline).
În consecință, praful din regiunile discului care sunt cele mai apropiate de stea este curând transformat de la cereale „curate” (mici și amorfe) în boabe „prelucrate” (mai mari și cristaline).
Observațiile spectrale ale semințelor de silicat din regiunea lungimii de undă cu infraroșu mediu (în jur de 10 m) vor spune dacă sunt „verzi” sau „prelucrate”. Observațiile anterioare ale discurilor din jurul stelelor tinere au arătat ca un amestec de material curat și prelucrat să fie prezent, dar până acum era imposibil de spus unde se aflau diferitele boabe în disc.
Mulțumită unei creșteri de o sută de ori a rezoluției unghiulare cu VLTI și instrumentul MIDI extrem de sensibil, spectre infraroșii detaliate ale diferitelor regiuni ale discurilor protoplanetare din jurul a trei stele nou-născuți, cu doar câteva milioane de ani, arată acum că praful aproape de steaua este mult mai prelucrată decât praful din regiunile exterioare ale discului. În două stele (HD 144432 și HD 163296), praful din discul interior este procesat destul de mult, în timp ce praful din discul exterior este aproape curat. În a treia stea (HD 142527) praful este prelucrat în întregul disc. În regiunea centrală a acestui disc, acesta este extrem de prelucrat, în concordanță cu praful complet cristalin.
O concluzie importantă din observațiile VLTI este, prin urmare, că blocurile de construcție pentru planetele asemănătoare Pământului sunt prezente încă de la început în discurile circumstanțiale. Acest lucru este de o importanță deosebită, deoarece indică faptul că planetele de tip terestru (stâncoase) precum Pământul sunt cel mai probabil destul de frecvente în sistemele planetare, de asemenea în afara sistemului solar.
Cometele curate
Observațiile prezente au, de asemenea, implicații pentru studiul cometelor. Unele - poate toate - cometele din sistemul solar conțin atât praf curat (amorf) cât și praf prelucrat (cristalin). Cometele au fost formate cu siguranță la distanțe mari de Soare, în regiunile exterioare ale sistemului solar unde a fost întotdeauna foarte frig. Prin urmare, nu este clar modul în care boabele de praf prelucrate pot ajunge în comete.
Într-o teorie, praful prelucrat este transportat spre exterior de Soarele tânăr prin turbulența în discul circumsolar destul de dens. Alte teorii susțin că praful prelucrat în comete a fost produs local în regiunile reci pe o perioadă mai lungă de timp, poate de unde de șoc sau fulgere în disc sau de coliziuni frecvente între fragmente mai mari.
Echipa actuală de astronomi concluzionează acum că prima teorie este cea mai probabilă explicație pentru prezența prafului prelucrat în comete. Acest lucru implică, de asemenea, că cometele de lungă durată, care uneori ne vizitează din zona exterioară a sistemului nostru solar, sunt corpuri cu adevărat verzi, care datează dintr-o epocă în care Pământul și celelalte planete nu au fost încă formate.
Studiile asupra unor astfel de comete, în special atunci când sunt efectuate in situ, vor asigura, prin urmare, acces direct la materialul original din care a fost format sistemul solar.
Mai multe informatii
Rezultatele raportate în acest PR al ESO sunt prezentate mai detaliat într-o lucrare de cercetare „Blocurile de construcție ale planetelor din regiunea„ terestră ”a discurilor protoplanetare”, de Roy van Boekel și coautori (Nature, 25 noiembrie 2004). Observațiile au fost făcute în cadrul programului de demonstrație științifică timpurie a ESO.
notițe
[1]: Acest comunicat de presă ESO este emis în colaborare cu Institutul Astronomic al Universității din Amsterdam, Olanda (NOVA PR) și Max-Planck-Institutul din Astronomie (Heidelberg, Germania (MPG PR).
[2]: Echipa este formată din Roy van Boekel, Michiel Min, Rens Waters, Carsten Dominik și Alex de Koter (Institutul astronomic, Universitatea din Amsterdam, Olanda), Christoph Leinert, Olivier Chesneau, Uwe Graser, Thomas Henning, Rainer K ? hler și Frank Przygodda (Max-Planck-Institut pentru Astronomie, Heidelberg, Germania), Andrea Richichi, Sebastien Morel, Francesco Paresce, Markus Sch? ller și Markus Wittkowski (ESO), Walter Jaffe și Jeroen de Jong (Observatorul Leiden) , Olanda), Anne Dutrey și Fabien Malbet (Observatoire de Bordeaux, Franța), Bruno Lopez (Observatoire de la Cote d'Azur, Nisa, Franța), Guy Perrin (LESIA, Observatoire de Paris, Franța) și Thomas Preibisch (Max. -Planck-Institut f? R Radioastronomie, Bonn, Germania).
[3]: Instrumentul MIDI este rezultatul unei colaborări între institutele germane, olandeze și franceze. A se vedea ESO PR 17/03 și ESO PR 25/02 pentru mai multe informații.
Sursa originală: Comunicat de știri ESO
