Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) wydało oszałamiającą kolekcję zdjęć krążków okołogwiazdowych otaczających młode gwiazdy. Obrazy zostały przechwycone przy pomocy SPHERE (spektropolarymetrycznego instrumentu o wysokim kontraście egzoplanet REsearch) na bardzo dużym teleskopie ESO (VLT) w Chile. Od dłuższego czasu przyglądamy się zdjęciom dysków okołogwiazdowych, ale ta kolekcja ujawnia fascynującą różnorodność kształtów i rozmiarów, które mogą one przyjmować.
Mamy szeroko akceptowany model formowania się gwiazd poparty licznymi dowodami, w tym takimi zdjęciami jak ESO. Model zaczyna się od chmury gazu i pyłu zwanej gigantyczną chmurą molekularną. Wewnątrz chmury chmura i pył zaczynają się łączyć. W końcu, ponieważ grawitacja powoduje, że materiał spada do wewnątrz, kieszeń staje się bardziej masywna i wywiera jeszcze większy nacisk grawitacyjny. Ciągle wciąga się więcej gazu i pyłu.
Materiał, który wpada, nadaje również pędowi kątowemu kieszeni, co powoduje obrót. Po zgromadzeniu wystarczającej ilości materiału fuzja zapala się i rodzi się gwiazda. W tym momencie wewnątrz chmury znajduje się proto-gwiazda, a nieużywany gaz i pył pozostają w obracającym się pierścieniu wokół proto-gwiazdy. Ten pozostały pierścień obrotowy nazywa się dyskiem gwiezdnym, z którego ostatecznie powstają planety.
Istnieją inne obrazy dysków okołogwiazdowych, ale ich rejestracja była trudna. Zobrazowanie dowolnej ilości szczegółów na dyskach wymaga zablokowania światła gwiazdy na środku dysku. Właśnie tam wchodzi SPHERE.
SPHERE zostało dodane do Bardzo Dużego Teleskopu ESO w 2014 roku. Jego podstawowym zadaniem jest bezpośrednie obrazowanie egzoplanet, ale ma także możliwość rejestrowania obrazów dysków okołogwiazdowych. W tym celu rozdziela dwa rodzaje światła: spolaryzowane i niespolaryzowane.
Światło padające bezpośrednio z gwiazdy - na tych zdjęciach młoda gwiazda wciąż otoczona dyskiem okołogwiazdowym - nie jest spolaryzowane. Ale kiedy to światło gwiazd zostanie rozproszone przez materiał w samym dysku, światło staje się spolaryzowane. SPHERE, jak sama nazwa wskazuje, jest w stanie oddzielić dwa rodzaje światła i odizolować tylko światło od dysku. W ten sposób instrument rejestruje tak fascynujące obrazy dysków.
Odkąd stało się jasne, że egzoplanety nie są rzadkie i że większość gwiazd - być może wszystkie gwiazdy - krążą wokół nich, rozumienie powstawania Układu Słonecznego stało się gorącym tematem. Problem polegał na tym, że tak naprawdę nie możemy tego zobaczyć w czasie rzeczywistym. Możemy spojrzeć na nasz Układ Słoneczny i inne w pełni ukształtowane i zgadywać, w jaki sposób powstały. Ale formacja planet jest ukryta w tych dyskach międzygwiezdnych. Przeglądanie tych dysków ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia związku między właściwościami samego dysku a planetami tworzącymi się w systemie.
Dyski z tej kolekcji pochodzą głównie z badania DARTTS-S (Discs ARound T Tauri Stars with SPHERE). Gwiazdy T Tauri to młode gwiazdy mające mniej niż 10 milionów lat. W tym wieku planety wciąż się formują. Gwiazdy znajdują się w odległości od 230 do 550 lat świetlnych od Ziemi. Z astronomicznego punktu widzenia jest to całkiem blisko. Ale oślepiające jasne światło gwiazd wciąż bardzo utrudnia uchwycenie słabego światła dysków.
Jeden z obrazów nie jest gwiazdą T Tauri i nie pochodzi z badania DARTTS-S. Dysk wokół gwiazdy GSC 07396-00759, na powyższym obrazku, faktycznie pochodzi z badania SHINE (badanie SpHere INfrared dla egzoplanet), chociaż same obrazy zostały zarejestrowane za pomocą SPHERE. GSC 07396-00759 jest czerwoną gwiazdą, która jest częścią układu wielu gwiazd, który był częścią badania DARTTS-S. Zastanawiające jest to, że czerwona gwiazda jest w tym samym wieku co gwiazda T TAURI w tym samym układzie, ale pierścień wokół czerwonej gwiazdy jest znacznie bardziej rozwinięty. Dlaczego dwa dyski wokół dwóch gwiazd w tym samym wieku różnią się od siebie pod względem skali czasowej i ewolucji, jest zagadką i jest jednym z powodów, dla których astronomowie chcą badać te dyski znacznie dokładniej.
Możemy badać nasz Układ Słoneczny i patrzeć na pozycje i cechy planet oraz pas asteroid i Pas Kuipera. Na tej podstawie możemy spróbować zgadnąć, jak to wszystko się uformowało, ale naszą jedyną szansą, aby zrozumieć, jak to wszystko się ułożyło, jest spojrzenie na inne młodsze układy słoneczne, gdy się tworzą.
Instrument SPHERE i inne przyszłe instrumenty, takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, pozwolą nam spojrzeć na dyski okołogwiazdowe wokół innych gwiazd i wypróbować szczegóły formowania się planet. Te nowe obrazy SPHERE to kuszący smak detali i różnorodności, których możemy się spodziewać.
