Beta Pictorise ja selle ketta teaduslikult täpne mudel. Pilt suuremalt
Vastsündinud tähti ümbritsevad gaasi- ja tolmukettad on tuntud kui proto-planeedilised kettad; mis arvatakse olevat piirkonnad, kus planeedid lõpuks moodustuvad. Need kettad kaovad tähtede küpsemise ajal, kuid mõnda tähte saab siiski näha nende ümber oleva materjali pilvega, mida nimetatakse prügiketasteks. Üks kuulsamaid neist on Beta Pictorist ümbritsev ketas, mis asub vaid 60 valgusaasta kaugusel.
Planeedid moodustuvad vastsündinud tähti ümbritsevates gaasi- ja tolmuketastes. Selliseid kettaid nimetatakse proto-planetaarseteks ketasteks. Nende ketaste tolm muutub kivisteks planeetideks nagu Maa ja hiiglaslike gaasiplaneetide sisemised tuumad nagu Saturn. See tolm on ka elementide hoidla, mis moodustavad elu aluse.
Proto-planetaarsed kettad kaovad tähtede küpsedes, kuid paljudel tähtedel on nn prügikettad. Astronoomid püstitavad hüpoteesi, et kui sellised objektid nagu asteroidid ja komeedid on sündinud proto-planetaarsest kettast, võivad nendevahelised kokkupõrked tekitada sekundaarse tolmuketta.
Selliste tolmuketaste kõige tuntum näide on pilt, mis ümbritseb Piktori tähtkuju teist heledaimat tähte, mis tähendab “maalri molbertit”. See täht, tuntud kui Beta Pictoris või Beta Pic, on Päikese väga lähedane naaber, vaid kuuekümne valgusaasta kaugusel ja seetõttu on teda väga detailselt uuritav.
Beeta Pic on kaks korda eredam kui Päike, kuid kettal olev valgus on palju õhem. Astronoomid Smith ja Terrile avastasid esimesena selle nõrga valguse 1984. aastal, blokeerides tähe endalt tule, kasutades koronaograafiaks nimetatavat tehnikat. Pärast seda on paljud astronoomid vaadanud Beta Pici ketast, kasutades üha paremaid instrumente ning maapealseid ja kosmosepõhiseid teleskoope, et mõista üksikasjalikult planeetide sünnikohta ja seega ka elu.
Jaapani riikliku astronoomilise vaatluskeskuse, Nagoya ülikooli ja Hokkaido ülikooli astronoomide meeskond ühendas esmakordselt mitu tehnoloogiat, et saada Beta Pic ketta infrapuna polarisatsioonipilt parema eraldusvõime ja suurema kontrastsusega kui kunagi varem: suur ava teleskoop ( Subaru teleskoop koos suure 8,2-meetrise primaarse peegliga), adaptiivse optika tehnoloogiaga ja koronagraafilise pildistajaga, mis on võimeline pildistama erineva polarisatsiooniga valgust (Subaru Coronagraphic Imager with Adaptive Optics, CIAO).
Suure avaga teleskoop, eriti Subaru suurepärase pildikvaliteediga, võimaldab nõrga valguse suurt eraldusvõimet näha. Adaptiivne optika tehnoloogia vähendab Maa atmosfääri moonutavat mõju valgusele, võimaldades kõrgema eraldusvõimega vaatlusi. Koroonograafia on tehnika, mis blokeerib ereda objekti, näiteks tähe, valgust, et näha selle läheduses olevaid õhemaid objekte, näiteks tähte ümbritsevaid planeete ja tolmu. Polariseeritud valgust jälgides saab peegeldunud valgust eristada otse algsest allikast tuleva valguse eest. Polarisatsioon sisaldab ka teavet valgust peegeldava tolmu suuruse, kuju ja joondamise kohta.
Selle tehnoloogiakombinatsiooni abil õnnestus meeskonnal jälgida Beta Pic infrapunakiirguses kaks mikromeetrit lainepikkuses eraldusvõimega viiendik kaaresekundist. See eraldusvõime tähendab võimalust näha üksik riisitera ühe miili kaugusel või sinepiseemne kilomeetri kaugusel. Selle resolutsiooni saavutamine on tohutu edasiminek võrreldes võrreldavate varasemate 1990. aastate polarimeetriliste vaatlustega, mille eraldusvõime oli ainult umbes poolteist kaaresekundit.
Uute tulemuste põhjal võib kindlalt väita, et Beta Piki ketas sisaldab tasapinnalisi kujutisi, asteroidi- või komeeditaolisi esemeid, mis põrkuvad kokku, tekitades tähevalgust peegeldava tolmu.
Kettalt peegelduva valguse polarisatsioon võib paljastada ketta füüsikalised omadused, näiteks koostise, suuruse ja jaotuse. Kõigi kahe mikromeetri lainepikkuse valguse pilt näitab ketta pikka õhukest struktuuri, mis on peaaegu servast näha. Valguse polarisatsioon näitab, et kümme protsenti kahe mikromeetri valgusest on polariseeritud. Polarisatsiooni muster näitab, et valgus on kesktähest pärit valguse peegeldus.
Analüüs, kuidas ketta heledus muutub kaugusest keskkohast, näitab heleduse järkjärgulist vähenemist väikese võnkumisega. Kerge heleduse heledus vastab ketta tiheduse muutustele. Kõige tõenäolisem seletus on see, et tihedamad piirkonnad vastavad sellele, kus lennukid langevad kokku. Sarnaseid struktuure on tähtedele lähemal varasemates vaatlustes pikema lainepikkuse juures nähtud Subaru jahutatud keskmise infrapunakaamera ja spektrograafi (COMICS) ning muude instrumentide abil.
Sarnane analüüs, kuidas polarisatsiooni suurus muutub tähe kaugusest, näitab polarisatsiooni vähenemist saja astronoomilise ühiku kaugusel (astronoomiline ühik on Maa ja Päikese vaheline kaugus). See vastab asukohale, kus ka heledus väheneb, mis viitab sellele, et tähest kaugemal on vähem tasapinnalisi tähti.
Kuna meeskond uuris Beta Piki ketta mudeleid, mis selgitavad nii uusi kui ka vanu tähelepanekuid, leidsid nad, et Beta Piku ketta tolm on enam kui kümme korda suurem kui tähtedevahelise tähtedevahelise tolmu tavalised terad. Beta Pics tolmuketas on tõenäoliselt mikromeetri suurustest lahtistest tolmu- ja jääklambritest, nagu minikihilised bakteri suurusega tolmukimbud.
Need tulemused annavad koos väga tugeva tõendusmaterjali selle kohta, et Beta Piki ümbritsev ketas on loodud planeetasandite moodustumisel ja kokkupõrkel. Selle uue teabe detailsus tugevdab meie arusaamist keskkonnast, milles planeedid tekivad ja arenevad.
Meeskonda juhendav Motohide Tamura ütleb, et “vähesed inimesed on suutnud planeetide sünnikohta uurida, jälgides polariseeritud valgust suure teleskoobiga. Meie tulemused näitavad, et see on väga rahuldust pakkuv lähenemisviis. Plaanime laiendada oma uurimistööd teistele ketastele, et saada terviklik pilt tolmu muutumisest planeetideks. ”
Need tulemused avaldati ajakirja Astrophysical 20. aprilli 2006. aasta väljaandes.
Meeskonna liikmed: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (Nagoya ülikool, California Tehnikainstituut), Hiroshi Kimura, Tetsuo Yamamoto (Hokkaido ülikool)
Seda uurimist toetas Jaapani haridus-, kultuuri-, spordi-, teadus- ja tehnoloogiaministeerium abirahaga teadusuuringute jaoks prioriteetsete valdkondade jaoks „Päikesevälise planeediteaduse arendamiseks”.
Algne allikas: NAOJ pressiteade
