Viena iš šiuo metu karščiausių astrofizinių temų - į Žemę panašių planetų, esančių aplink kitas žvaigždes, medžioklė - ką tik gavo svarbų impulsą iš naujų spektrinių stebėjimų naudojant MIDI instrumentą ESO VLT interferometru (VLTI).
Tarptautinė astronomų komanda [2] įgijo unikalius dulkių infraraudonųjų spindulių spektrus vidiniuose protoplanetinių diskų regionuose aplink tris jaunas žvaigždes - dabar tokios būklės, kuri galbūt yra labai panaši į to meto mūsų saulės sistemos būklę, apie 4500. prieš milijoną metų.
Pranešdami šios savaitės mokslo žurnalo „Nature“ numeryje ir dėl neprilygstamo, aštraus ir skvarbaus interferometrijos vaizdo, jie rodo, kad visose trijose yra tinkamų ingredientų, esančių tinkamoje vietoje, kad būtų galima formuoti akmenuotas planetas prie šių žvaigždžių.
„Smėlis“ žvaigždžių diskų vidinėse vietose
Saulė gimė maždaug prieš 4500 milijonų metų iš šalto ir masyvaus tarpžvaigždinių dujų ir dulkių debesies, sugriuvusio jos pačios gravitacijos dėka. Aplink jauną žvaigždę buvo dulkėtas diskas, kuriame vėliau buvo suformuota Žemė ir kitos planetos, taip pat kometos ir asteroidai.
Ši epocha jau seniai praėjo, tačiau mes vis tiek galime būti to paties proceso liudininkai stebėdami labai jaunų žvaigždžių infraraudonuosius spindulius ir aplink juos esančius dulkėtus protoplanetinius diskus. Tačiau iki šiol turimi prietaisai neleido ištirti skirtingų dulkių komponentų pasiskirstymo tokiuose diskuose; net patys artimiausi yra per toli, kad geriausi teleskopai juos išspręstų. Tačiau dabar, kaip aiškina VLT interferometro projekto mokslininkas ir ESO komandos narys Francesco Paresce'as, „Su VLTI mes galime sujungti dviejų gerai atskirtų didelių teleskopų šviesą, kad gautume precedento neturintį kampinį skyrimą. Tai leido mums pirmą kartą pažvelgti tiesiai į vidinį diskų regioną aplink kai kurias šalia esančias jaunas žvaigždes, ten, kur, mūsų manymu, formuojasi ar netrukus susiformuos tokios planetos kaip mūsų Žemė “.
Tiksliau, tarptautinės komandos atlikti nauji trijų jaunų žvaigždžių interferometriniai stebėjimai [2], naudojant dviejų 8,2 m ilgio VLT teleskopų, esančių vieno šimto metrų atstumu, bendrą galią, buvo pasiektas pakankamas vaizdo ryškumas (apie 0,02 arkos), kad būtų galima išmatuoti infraraudonosios spinduliuotės sklidimą iš vidinis diskų regionas aplink tris žvaigždes (maždaug atitinkantis Žemės orbitos aplink Saulę dydį) ir emisija iš tų diskų išorinės dalies. Atitinkami infraraudonųjų spindulių spektrai pateikė svarbią informaciją apie diskų dulkių cheminę sudėtį ir vidutinį grūdų dydį.
Šie stebimi stebėjimai rodo, kad vidinėje diskų dalyje yra labai daug kristalinių silikato grūdelių („smėlio“), kurių vidutinis skersmuo yra apie 0,001 mm. Jie susidaro koaguliuojant daug mažesnius, amorfinius dulkių grūdelius, kurie buvo visur tarpžvaigždiniame debesyje, kuris pagimdė žvaigždes ir jų diskus.
Modelio skaičiavimai rodo, kad kristaliniai grūdai turėtų būti gausiai esantys vidinėje disko dalyje Žemės formavimosi metu. Tiesą sakant, mūsų pačių saulės sistemos meteoritai daugiausia sudaryti iš tokio tipo silikato.
Olandijos astronomas Rensas Watersas, Amsterdamo universiteto astronomijos instituto komandos narys, yra entuziastingas: „Turėdami visus komponentus vietoje ir jau pradėję formuoti didesnius grūdus iš dulkių, vis didesnius ir didesnius akmens ir pagaliau iš šių diskų į Žemę panašios planetos yra beveik neišvengiamos! “
Grūdų pertvarkymas
Jau kurį laiką buvo žinoma, kad didžiąją dalį dulkių, esančių diskuose aplink naujagimio žvaigždes, sudaro silikatai. Gimdos debesyje šios dulkės yra amorfinės, ty atomai ir molekulės, sudarančios dulkių grūdelius, yra sudedami chaotiškai, o grūdai yra pūkuoti ir labai maži, paprastai maždaug 0,0001 mm dydžio. Tačiau šalia jaunos žvaigždės, kur temperatūra ir tankis yra aukščiausias, dulkių dalelės žiediniame diske yra linkusios prilipti, kad grūdai taptų didesni. Be to, dulkes kaitina žvaigždžių spinduliuotė ir dėl to grūduose esančios molekulės persitvarko pagal geometrinius (kristalinius) modelius.
Atitinkamai, dulkės arčiausiai žvaigždės esančiuose disko regionuose netrukus virsta „nesugadintais“ (mažais ir amorfiniais) grūdais „perdirbtais“ (didesniais ir kristaliniais) grūdais.
Spektriniai silikatinių grūdų stebėjimai vidutinės infraraudonųjų spindulių bangos ilgio srityje (apie 10 μm) parodys, ar jie yra nesugadinti, ar „apdoroti“. Ankstesni diskų aplink jaunas žvaigždes stebėjimai parodė, kad yra nesugadintos ir perdirbtos medžiagos mišinys, tačiau iki šiol nebuvo įmanoma pasakyti, kur diske buvo skirtingi grūdai.
Dėl šimtą kartų padidėjusio kampinės skiriamosios gebos su VLTI ir labai jautraus MIDI instrumento, išsamūs įvairių protoplanetinių diskų regionų infraraudonųjų spindulių spektrai rodo aplink tris naujagimio žvaigždes, tik keliasdešimt milijonų metų, dabar rodo, kad dulkės arti žvaigždė yra daug labiau apdorota nei dulkės išoriniuose disko regionuose. Dviejų žvaigždžių (HD 144432 ir HD 163296) vidiniame diske esančios dulkės yra gana apdorotos, o išoriniame diske - beveik nesugadintos. Trečiojoje žvaigždutėje (HD 142527) dulkės apdorojamos visame diske. Centriniame šio disko regione jis yra ypač apdorotas, suderinamas su visiškai kristalinėmis dulkėmis.
Todėl svarbi VLTI stebėjimų išvada yra tokia, kad į Žemę panašios planetos statybiniai blokai žiediniuose diskuose yra nuo pat pradžių. Tai labai svarbu, nes tai rodo, kad tokios sausumos (uolėtų) planetų kaip Žemė greičiausiai gana paplitusios planetų sistemose, taip pat ir už Saulės sistemos ribų.
Nesugadintos kometos
Šie pastebėjimai taip pat turi įtakos kometų tyrimui. Kai kuriose - galbūt visose - Saulės sistemos kometose yra ir nesugadintų (amorfinių), ir perdirbtų (kristalinių) dulkių. Kometos tikrai buvo suformuotos dideliais atstumais nuo Saulės, saulės sistemos išoriniuose regionuose, kur visada buvo labai šalta. Todėl neaišku, kaip perdirbtos dulkių grūdai gali patekti į kometas.
Remiantis viena teorija, perdirbtos dulkės iš jaunos Saulės gabenamos turbulencijos dėka gana tankiu aplinkiniame diske. Kitos teorijos tvirtina, kad kometose apdorotos dulkės šaltuose regionuose susidarė per daug ilgesnį laiką, galbūt dėl smūgio bangų ar disko žaibolaidžių arba dažnai susidūrus tarp didesnių fragmentų.
Dabartinė astronomų komanda daro išvadą, kad pirmoji teorija yra greičiausias perdirbtų dulkių buvimo kometose paaiškinimas. Tai taip pat reiškia, kad ilgo laikotarpio kometos, kurios mus kartais aplanko iš išorės, kur yra mūsų Saulės sistema, yra tikrai nesugadinti kūnai, datuojami epocha, kai Žemė ir kitos planetos dar nebuvo susiformavusios.
Taigi tokių kometų tyrimai, ypač atliekant in situ, suteiks tiesioginę prieigą prie originalios medžiagos, iš kurios buvo suformuota Saulės sistema.
Daugiau informacijos
Rezultatai, pateikti šiame ESO PR, yra išsamiau pristatyti moksliniame darbe „Planetų, esančių„ antžeminiame “protoplanetinių diskų regione“, autoriai Roy van Boekel ir bendraautoriai („Gamta“, 2004 m. Lapkričio 25 d.). Stebėjimai buvo atlikti vykdant ESO ankstyvojo mokslo demonstravimo programą.
Pastabos
[1]: Šis ESO pranešimas spaudai išleistas bendradarbiaujant su Amsterdamo Amsterdamo universiteto astronomijos institutu (NOVA PR) ir Astronomijos Max-Plancko institutu (Heidelbergas, Vokietija (MPG PR)).
[2]: Komandą sudaro Roy van Boekel, Michiel Min, Rens Waters, Carsten Dominik ir Alex de Koter (Amsterdamo universiteto astronomijos institutas, Nyderlandai), Christoph Leinert, Olivier Chesneau, Uwe Graser, Thomas Henning, Rainer K. hleris ir Frankas Przygodda (Max-Plancko instituto astronomija, Heidelbergas, Vokietija), Andrea Richichi, Sebastienas Morelis, Francesco Paresce, Markus Schleleris ir Markus Wittkowski (ESO), Walteris Jaffe ir Jeroen de Jong (Leideno observatorija) , Nyderlandai), Anne Dutrey ir Fabien Malbet (Bordo observatorija, Prancūzija), Bruno Lopez (Côte d'Azur observatorija, Nica, Prancūzija), Guy Perrin (LESIJA, Paryžiaus observatorija, Prancūzija) ir Thomas Preibisch (Max. -Plancko institutas (Radioastronomie, Bona, Vokietija).
[3]: MIDI priemonė yra vokiečių, olandų ir prancūzų institutų bendradarbiavimo rezultatas. Norėdami gauti daugiau informacijos, žiūrėkite ESO PR 17/03 ir ESO PR 25/02.
Originalus šaltinis: ESO žinių laida
