Zgodnie z hipotezą mgławicy gwiazdy i ich układy planet tworzą się z gigantycznych chmur pyłu i gazu. Po poddaniu się zapadaniu grawitacyjnemu w centrum (które tworzy gwiazdę), pozostała materia tworzy dysk akrecyjny na orbicie wokół niej. Z biegiem czasu materia ta jest dostarczana do gwiazdy - co pozwala jej stać się bardziej masywnym - a także prowadzi do stworzenia układu planet.
I do tego tygodnia hipoteza Mgławicy była właśnie taka. Biorąc pod uwagę odległość i fakt, że formowanie się układów gwiezdnych zajmuje miliardy lat, bycie świadkiem tego procesu na różnych etapach jest dość trudne. Ale dzięki wysiłkom zespołu naukowców z USA i Tajwanu astronomowie uchwycili teraz pierwszy wyraźny obraz młodej gwiazdy otoczonej dyskiem akrecyjnym.
Jak wyjaśnili w swoim artykule - „Pierwsze wykrycie równika ciemnego pasa pyłu w dysku protostellarnym na długości fali submilimetrowej”, który został niedawno opublikowany w czasopiśmie Postępy w nauce - dyski te są trudne do rozwiązania przestrzennego ze względu na ich małe rozmiary. Jednak za pomocą dużej matrycy milimetrowej / submilimetrowej Atacama (ALMA) - która oferuje niespotykaną rozdzielczość - byli w stanie rozwiązać dysk gwiazdy i dokładnie go przestudiować.
Omawiany układ protogwiazdowy znany jest jako HH 212, młody układ gwiezdny (mający 40 000 lat), zlokalizowany w gwiazdozbiorze Oriona, około 1300 lat świetlnych od Ziemi. Ten system gwiezdny znany jest z potężnego bipolarnego strumienia - tj. Ciągłych przepływów zjonizowanego gazu z jego biegunów - który, jak się uważa, powoduje, że bardziej skutecznie akretuje materię. Ze względu na swój wiek i położenie w stosunku do Ziemi, ten protostarowy system był w przeszłości popularnym celem astronomów.
Zasadniczo fakt, że wciąż znajduje się we wczesnej fazie formowania (oraz fakt, że można go oglądać na krawędzi) sprawia, że układ gwiazd jest idealny do badania ewolucji gwiazd o małej masie. Jednak poprzednie wyszukiwania miały maksymalną rozdzielczość 200 AU, co oznaczało, że astronomowie mogli uzyskać jedynie ślad małego zakurzonego dysku. Dysk ten wyglądał jak spłaszczona koperta, spiralnie skierowana w stronę protostaru pośrodku.
Jednak dzięki rozdzielczości ALMA (8 jednostek AU lub 25 razy wyższej) zespół badawczy był w stanie nie tylko wykryć dysk akrecyjny, ale także przestrzennie rozwiązać emisje pyłu przy długości fali submilimetrowej. Jak powiedział Chin-Fei Lee - pracownik naukowy w Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) na Tajwanie i główny autor artykułu - w komunikacie prasowym ALMA:
„To takie niesamowite zobaczyć tak szczegółową strukturę bardzo młodego dysku akrecyjnego. Od wielu lat astronomowie poszukują dysków akrecyjnych w najwcześniejszej fazie formowania się gwiazd, aby określić ich strukturę, sposób ich powstawania i przebieg procesu akrecyjnego. Teraz, używając ALMA z pełną mocą rozdzielczości, nie tylko wykrywamy dysk akrecyjny, ale także go rozwiązujemy, szczególnie jego pionową strukturę. ”
Zauważyli oni dysk o promieniu około 60 jednostek astronomicznych, który jest nieco większy niż odległość od Słońca i zewnętrznej krawędzi Pasa Kuipera (50 AU). Zauważyli również, że dysk został naruszony przez minerały krzemianowe, żelazo i inną materię międzygwiezdną, i składał się z widocznej ciemnej warstwy równikowej, która była umieszczona pomiędzy dwoma jaśniejszymi warstwami.
Ten kontrast między częściami jasnymi i ciemnymi wynikał ze stosunkowo niskich temperatur i dużej głębokości optycznej w pobliżu środkowej płaszczyzny dysku. Tymczasem warstwy powyżej i poniżej płaszczyzny środkowej wykazywały większą absorpcję zarówno w zakresie długości fal światła optycznego, jak i bliskiej podczerwieni. Z powodu tego warstwowego wyglądu zespół badawczy opisał to jako „hamburger”.
Te obserwacje są ekscytującą wiadomością dla społeczności astronomicznej, i to nie tylko dlatego, że są pierwszymi. Ponadto stanowią one również nową okazję do studiowania małych dysków wokół najmłodszych protogwiazd. A dzięki rodzajom obrazowania w wysokiej rozdzielczości wykonanym prawdopodobnie przez ALMA i inne teleskopy nowej generacji, astronomowie będą mogli nałożyć nowe i silniejsze ograniczenia na teorie dotyczące tworzenia się dysku.
Jak ujął to Zhi-Yun Li z University of Virginia (współautor badania):
„W najwcześniejszej fazie formowania się gwiazdy istnieją teoretyczne trudności z wytworzeniem takiego dysku, ponieważ pola magnetyczne mogą spowolnić rotację zapadającego się materiału, uniemożliwiając utworzenie takiego dysku wokół bardzo młodego protostaru. To nowe odkrycie sugeruje, że opóźniający wpływ pól magnetycznych na tworzenie dysku może nie być tak skuteczny, jak myśleliśmy wcześniej. ”
Szansa na obserwowanie gwiazd i układów planetarnych w najwcześniejszej fazie formacji i szansę przetestowania naszych teorii na temat tego, jak to się wszystko robi? Zdecydowanie nie coś, co zdarza się każdego dnia!
I koniecznie obejrzyj ten film z obserwacji, dzięki uprzejmości ALMA i opowiedzianej przez dr Lee:
