Komunikat prasowy

Rzeźbienie układów słonecznych

Instrument SPHERE od ESO ukazuje dyski protoplanetarne kształtowane przez nowo narodzone planety

9 listopada 2016

Nowe, ostre obserwacje pokazały ciekawe struktury w dyskach, w których formują się planety wokół młodych gwiazd. Instrument SPHERE, zamontowany na należącym do ESO teleskopie VLT, uczynił możliwymi obserwacje złożonej dynamiki młodych układów słonecznych – w tym jednego z nich rozwijającego się „na żywo”. Trzy zespoły astronomów opublikowały niedawno wyniki pokazujące imponującą zdolność SPHERE do sprawdzania sposobu, w jaki planety „rzeźbią” dyski, z których powstają – uwidaczniając złożoność środowiska, w których formowane są nowe światy.

Trzy zespoły astronomów użyły SPHERE, zaawansowanego instrumentu do łowów na planety na Very Large Telescope (VLT) w Obserwatorium Paranal, aby zbadać enigmatyczną ewolucję początkujących systemów planetarnych. Gwałtowny wzrost liczby znanych egzoplanet w ciągu ostatnich lat uczynił badania ich jednym z najdynamiczniejszych pól współczesnej astronomii.

Obecnie wiadomo, że planety powstają z olbrzymich dysków gazu i pyłu okrążających nowo narodzone gwiazdy, zwanych dyskami protoplanetarnymi. Dyski te mogą rozciągać się na miliardy kilometrów. Z upływem czasu cząstki w dyskach protoplanetarnych zderzają się ze sobą, łączą się i w końcu tworzą ciała o rozmiarach planetarnych. Jednak dokładniejsze szczegóły ewolucji tego typu dysków pozostają tajemnicą.

SPHERE to najnowszy dodatek do zestawu instrumentów VLT, a dzięki połączeniu nowatorskich technologii dostarcza potężnych metod do bezpośredniego obrazowania szczegółów dysków protoplanetarnych [1]. Oddziaływanie pomiędzy dyskami protoplanetarnymi i rosnącymi planetami może kształtować dyski w różne formy: olbrzymie pierścienie, ramiona spiralne albo zacienione pustki. Budzą one szczególne zainteresowanie z powodu tego, że niedwuznaczne powiązanie pomiędzy tymi strukturami, a planetami nadal jest poszukiwane – astronomowie chcieliby rozwiązań tę zagadkę. Na szczęście, wyspecjalizowane zdolności SPHERE umożliwiają zespołom badawczym na bezpośrednie obserwowanie tych struktur w dyskach protoplanetarnych.

Na przykład RXJ1615 jest młodą gwiazdą, widoczną w konstelacji Skorpiona, 600 lat świetlnych od Ziemi. Zespół, którym kieruje Jos de Boer z Leiden Observatory w Holandii, znalazł złożony system koncentrycznych pierścieni otaczających młodą gwiazdę, formujący kształt przypominający gigantyczną wersję pierścieni Saturna. Taka intrygująca struktura w dysku protoplanetarnym została wcześniej zobrazowana zaledwie kilka razy, a co więcej, cały system wydaje się mieć zaledwie 1,8 miliona lat. Dysk daje wskazówki, że jest kształtowany przez planety będące ciągle w procesie formowania się.

Wiek nowo wykrytego dysku planetarnego czyni RXJ1615 niezwykłym systemem, gdyż większość innych przykładów dysków protoplanetarnych wykrytych do tej pory, jest względnie stara lub wyewoluowana. Nieoczekiwany wynik De Boera szybko pociągnął za sobą odkrycie dokonane przez zespół Christiana Ginskiego, także z Leiden Observatory. Astronomowie obserwowali młodą gwiazdę HD97048, położoną w konstelacji Kameleona, około 500 lat świetlnych od Ziemi. Po żmudnych analizach odkryli, że młody dysk wokół gwiazdy także wytworzył koncentryczne pierścienie, pustki i wiry. Odkrycie to znacząco podnosi liczbę znanych systemów z wieloma symetrycznymi pierścieniami.

Szczególnie spektakularnym przykład bardziej powszechnych asymetrycznych dysków został zbadany przez grupę astronomów, którą kierował Tomas Stolker z Anton Pannekoek Institute for Astronomy (Holandia). Dysk ten otacza gwiazdę HD135344B, około 450 lat świetlnych od nas. Mimo iż gwiazda ta została dobrze zbadana w przeszłości, instrument SPHERE pozwolił naukowcom zobaczyć dysk protoplanetarny bardziej szczegółowo niż do tej pory. Duża centralna pustka i dwie wyraźne struktury podobne do ramion spiralnych są uważane za utworzone przez jedną lub kilka masywnych protoplanet, które staną się kiedyś światami takimi jak Jowisz.

Na dodatek zaobserwowano cztery ciemne pasma, zapewne cienie rzucane przez ruch materii w dysku HD135344B. Jedno z pasm w sposób zauważalny zmieniło się ciągu miesięcy pomiędzy okresami obserwacji: rzadki przypadek obserwowania ewolucji planetarnej w czasie rzeczywistym, sugerujący to, że zmiany zachodzą w wewnętrznych rejonach dysku, których nie można bezpośrednio wykryć przy pomocy SPHERE. Oprócz pięknych efektów na zdjęciach, zmieniające się cienie dają unikatowy sposób na zbadanie dynamiki najbardziej wewnętrznych rejonów dysku.

Koncentryczne pierścienie znalezione przez de Boera i Ginskiego oraz obserwacje Stolkera udowadniają, że złożoność i zmienność środowiska dysków otaczających młode gwiazdy ciągle może dostarczać nowych, zaskakujących odkryć. Budując imponujący zasób wiedzy na temat dysków protoplanetarnych, zespoły naukowców zbliżają się do zrozumienia w jaki sposób planety kształtują dyski, z których powstają – a tym samym poznania samego procesu powstawania planet.

Uwagi

[1] Pierwsze światło instrument SPHERE uzyskał w czerwcu 2014 r. Używa on zaawansowanej optyki adaptatywnej do korygowania zaburzeń atmosferycznych, koronografu do blokowania większości światła od gwiazdy centralnej oraz połączenia obrazowania różnicowego i polarymetrii do wyizolowania światła od dysku.

Więcej informacji

Wyniki badań, które prowadzili de Boer, Ginski i Stolker, wraz ze swoimi kolegami z konsorcjum SPHERE, zostały zaakceptowane do publikacji w czasopiśmie Astronomy and Astrophysics. Artykuły noszą tytuły: Direct detection of scattered light gaps in the transitional disk around HD 97048 with VLT/SPHERE, Shadows cast on the transition disk of HD 135344B: Multi-wavelength VLT/SPHERE polarimetric differential imaging, and Multiple rings in the transition disk and companion candidates around RX J1615.3-3255: High contrast imaging with VLT/SPHERE. Wszystkie trzy publikacje powstały w ramach programu ramowego SPHERE GTO, którym kieruje Carsten Dominik, University of Amsterdam.

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop E-ELT (European Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja naukowa Jos de Boer et al.
• Publikacja naukowa Christian Ginski et al.
• Publikacja naukowa Tomas Stolker et al.

Kontakt

Tomas Stolker
Anton Pannekoek Institute for Astronomy
Amsterdam, the Netherlands
Tel.: +3120525 8152
E-mail: T.Stolker@uva.nl

Jos de Boer
Leiden University
Leiden, the Netherlands
Tel.: +31715278139
E-mail: deboer@strw.leidenuniv.nl

Christian Ginski
Leiden University
Leiden, the Netherlands
Tel.: +31715278139
E-mail: ginski@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Tel. kom.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych