Az egyik jelenleg legforróbb asztrofizikai téma - a Föld-szerű bolygók más csillagok körüli vadászata - fontos lendületet kapott az ESO VLT Interferométer (VLTI) MIDI eszközével végzett új spektrummegfigyeléseknek.
Egy csillagászok egy nemzetközi csapata [2] egyedi infravörös spektrumot kapott a proto-bolygó korongának legbelső régióiban három fiatal csillag körül - jelenleg olyan állapotban, amely valószínűleg nagyon hasonló a készülő Naprendszeréhez, mintegy 4500 millió évvel ezelőtt.
A természettudományi folyóirat heti folyóiratában beszámolnak, és az interferometria páratlan, éles és áthatoló nézetének köszönhetően megmutatják, hogy mindháromban a megfelelő összetevők vannak a megfelelő helyen, hogy megkezdhessék a sziklás bolygók kialakulását ezen a csillagnál.
„Homok” a csillagtárcsák belső területein
A Nap körülbelül 4500 millió évvel ezelőtt született egy csillagközi gáz és por hideg és hatalmas felhőéből, amely a saját gravitációs vonása alatt összeomlott. Poros korong volt a fiatal csillag körül, amelyben a Föld és más bolygók, valamint üstökösök és aszteroidák alakultak ki.
Ez a korszak már rég elmúlt, de továbbra is megfigyelhetjük ezt a folyamatot, amikor megfigyeljük a nagyon fiatal csillagok infravörös sugárzását és a körülöttük lévő poros protoplanetáris korongokat. Eddig azonban a rendelkezésre álló műszerek nem tették lehetővé a por különböző alkotóelemeinek megoszlását az ilyen lemezeken; még a legközelebbiek is túl messze vannak, hogy a legjobb távcsövek megoldódjanak. De most, ahogyan Francesco Paresce, a VLT Interferométer projekttudósa és az ESO csapata tagja elmagyarázza: „A VLTI-vel két jól elkülönített nagy távcső fényét kombinálhatjuk, hogy példátlan szögfelbontást kapjunk. Ez lehetővé tette számunkra, hogy először közvetlenül a korong legbelső régiójába nézzünk néhány közeli fiatal csillag körül, azon a helyen, ahol azt várjuk, hogy olyan bolygók alakulnak ki, vagy hamarosan kialakulnak. ”
Pontosabban, egy nemzetközi csapat által végzett három fiatal csillag új interferometrikus megfigyelései [2] két száz méteres távolságban lévő 8,2 m-es VLT távcsövek kombinált erejének felhasználásával elegendő képélességet (kb. 0,02 másodperc) mérnek az infravörös sugárzás mérésére. a korongok belső csillagai három csillag körül (megközelítőleg a Föld körüli pálya méretének felel meg a Nap körül) és a korongok kisugárzása. A megfelelő infravörös spektrumok alapvető információkat szolgáltattak a korongokban levő por kémiai összetételéről és az átlagos szemcseméretről.
Ezek a nyomvonalfigyelések azt mutatják, hogy a korongok belső része nagyon gazdag kristályos szilikát szemcsékben („homokban”), átlagos átmérőjük körülbelül 0,001 mm. Ezeket sokkal kisebb, amorf poros szemcsék koagulációjával képezik, amelyek mindenütt jelen voltak a csillagok és a korongok született csillagközi felhőben.
A modellszámítások azt mutatják, hogy a kristályos szemcséknek a föld kialakulásának idején bőségesen jelen kell lenniük a korong belső részében. Valójában a saját naprendszerünk meteoritjai főleg ilyen szilikátból állnak.
Rens Waters holland csillagász, az amszterdami egyetem Csillagászati Intézetének tagja, lelkes: „Az összes összetevő behelyezése és a porból való nagyobb szemcsék kialakulása esetén a nagyobb kődarabok kialakulása végül ezeknek a lemezeknek a Föld-szerű bolygói szinte elkerülhetetlenek! ”
A szemek átalakítása
Régóta ismert, hogy az újszülött csillagok körüli korongok porának nagy része szilikátokból áll. A szülői felhőben ez a por amorf, azaz az atomi és molekulák, amelyek a porszemcséket alkotják, kaotikus módon vannak összerakva, és a szemek bolyhosak és nagyon kicsik, jellemzően körülbelül 0,0001 mm-esek. Azonban a fiatal csillag közelében, ahol a hőmérséklet és a sűrűség a legmagasabb, a körkörös tárcsa porrészecskék hajlamosak összetapadni, hogy a szemek nagyobbra váljanak. Sőt, a port csillag sugárzás melegíti, és ez a szemekben levő molekulákat geometriai (kristályos) mintázatokba történő újbóli elrendezéséhez vezet.
Ennek megfelelően a csillaghoz legközelebbi korongrészek porja hamarosan „tiszta” (kicsi és amorf) „feldolgozott” (nagyobb és kristályos) szemcsévé alakul.
A szilikát szemcsék spektrális megfigyelései a középső infravörös hullámhosszúságú régióban (körülbelül 10 um) megmutatják, hogy „tiszta” vagy „feldolgozott” -ek. A fiatal csillagok körüli korongok korábbi megfigyelései szerint a tiszta és a feldolgozott anyag keveréke jelen volt, de eddig lehetetlen megmondani, hogy a különféle szemcsék hol helyezkednek el a lemezen.
A szögfelbontás százszorosának a VLTI-vel és a rendkívül érzékeny MIDI-eszközhöz köszönhetően a protoplanetáris korongok különböző régióinak részletes infravörös spektrumai három újszülött csillag körül, csupán néhány millió éves, most azt mutatják, hogy a por a csillag sokkal jobban feldolgozott, mint a por a külső tárcsa régiókban. Két csillagban (HD 144432 és HD 163296) a belső lemezen lévő por meglehetősen feldolgozott, míg a külső lemezen lévő por majdnem érintetlen. A harmadik csillagban (HD 142527) a port az egész lemezen feldolgozzák. A lemez középső részén rendkívül feldolgozott, teljesen kristályos pornak felel meg.
A VLTI megfigyelések fontos következtetése tehát, hogy a Föld-szerű bolygók építőelemei már a kezdetektől a körkörös lemezeken vannak. Ez rendkívül fontos, mivel azt jelzi, hogy a földi (sziklás) bolygók, mint például a Föld, valószínűleg meglehetősen általánosak a bolygórendszerekben, a Naprendszeren kívül is.
Az érintetlen üstökösök
A jelen megfigyelések kihatással vannak a üstökösök tanulmányozására is. Néhány - talán az összes - üstökös a Naprendszerben tartalmaz mind tiszta (amorf), mind pedig feldolgozott (kristályos) port. A üstökösök határozottan nagy távolságra alakultak a Naptól, a Naprendszer külső területein, ahol mindig nagyon hideg volt. Ezért nem világos, hogy a feldolgozott porszemcsék hogyan kerülhetnek üstökösökbe.
Az egyik elméletben a megmunkált port a fiatal Napból kifelé szállítják turbulencia útján a meglehetősen sűrű körkörös korongban. Más elméletek azt állítják, hogy a üstökösökben a feldolgozott port sokkal hosszabb időn keresztül állították elő a hideg régiókban, valószínűleg lökéshullámok vagy a lemez villámcsavarjai által, vagy a nagyobb töredékek közötti gyakori ütközésekkel.
A jelenlegi csillagászcsoport azt a következtetést vonja le, hogy az első elmélet a legvalószínűbben magyarázza a feldolgozott por jelenlétét üstökösökben. Ez azt is magában foglalja, hogy azok a hosszú távú üstökösök, amelyek néha felkeresnek bennünket naprendszerünk külső felől, valóban érintetlen testek, egy olyan korszakra nyúlnak vissza, amikor a Föld és a többi bolygó még nem alakult ki.
Az ilyen üstökösök tanulmányozása, különösen ha in situ végeznek, ezért közvetlen hozzáférést biztosít az eredeti anyaghoz, amelyből a Naprendszer képződött.
Több információ
Az ebben az ESO PR-ben közölt eredményeket részletesebben egy Roy van Boekel és a társszerzők („Természet”, 2004. november 25) „A bolygók építőelemei a protoplanetáris korongok„ földi ”régiójában a protoplanetáris korongok területén” című kutatási cikk ismerteti részletesebben. A megfigyeléseket az ESO korai tudományos demonstrációs programja során tették.
Megjegyzések
[1]: Ezt az ESO sajtóközleményt a hollandiai Amszterdami Egyetem Csillagászati Intézetével (NOVA PR) és a Max-Planck-Institut fraser Astronomie-vel (Heidelberg, Németország (MPG PR)) együttműködésben adják ki.
[2]: A csapat tagjai: Roy van Boekel, Michiel Min, Rens Waters, Carsten Dominik és Alex de Koter (az Amszterdami Egyetemi Csillagászati Intézet, Hollandia), Christoph Leinert, Olivier Chesneau, Uwe Graser, Thomas Henning, Rainer K ? hler és Frank Przygodda (Max-Planck-Institut Astronomie, Heidelberg, Németország), Andrea Richichi, Sebastien Morel, Francesco Paresce, Markus Schler és Markus Wittkowski (ESO), Walter Jaffe és Jeroen de Jong (a Leiden Obszervatórium) , Hollandia), Anne Dutrey és Fabien Malbet (a Bordeaux Observatoire, Franciaország), Bruno Lopez (Cote d'Azur Observatoire, Nizza, Franciaország), Guy Perrin (LESIA, Párizsi Observatoire, Franciaország) és Thomas Preibisch (Max -Planck-Institut Radioastronomie, Bonn, Németország).
[3]: A MIDI eszköz a német, holland és francia intézetek közötti együttműködés eredménye. További információkért lásd: ESO PR 17/03 és ESO PR 25/02.
Eredeti forrás: az ESO sajtóközleménye
