Astronomija

10.11.2014.

Novi protoplanetni diskovi

Prošle su više od četiri i pol milijarde godina od nastanka Sunca i njegovih planeta, ali druge zvijezde nastaju u našoj galaktici i u ovom trenutku. Proučavajući te daleke stelarne rađaonice možemo doznati puno toga i o nastanku naše zvijezde i planeta koji kruže oko nje. Zahvaljujući izvanrednom napretku promatračke tehnike, u zadnjih dvadesetak godina je moguće zaviriti u unutrašnjosti tzv. protoplanetnih diskova - gustih i spljoštenih oblaka od plina i prašine, u čijim središtima se nalaze novorođene zvijezde, te iz kojih se kondenziraju planeti. No, to nipošto nije laka zadaća. Premda su astronomi od 1995. g. pronašli skoro 4000 kandidata za egzoplanete – planete koji kruže oko drugih zvijezda – u tom je istom razdoblju snimljeno samo nekih 25 diskova krša koji okružuju mlade zvijezde. Tako je stoga što je materijal u disku - kojega vidimo jedino stoga što ga zvijezda obasjava svojim svjetlom - obično vrlo blizu zvijezdi, oko 100 tisuća puta sjajnijoj od njega samog. Usto takvi diskovi nisu dugovječne pojave: materijal u njima se razmjerno brzo nakupi u planete, a oni potom svojom gravitacijom počiste prostor među sobom. Disk tako prestane postojati. Planeti, pak, mogu nakon toga kružiti oko zvijezde milijardama godina, te biti uočeni različitih posrednim tehnikama koje astronomi danas s uspjehom primijenjuju. Stoga u datom trenutku na jedan protoplanetni disk u svemiru dođu deseci, ako ne i stotine zrelih planetnih sustava!

Većina tih intrigantnih diskova viđena je zahvaljujući sposobnosti NASA-inog Svemirskog teleskopa Hubble da snima fotografije visoke razlučivosti i kontrasta. Hubble može pokriti zvijezdu u nastanku, kako bi eliminirao njen zasljepljujući sjaj, i onda snimiti puno bljeđi disk plina i prašine oko nje. Na tim Hubbleovim slikama daju se uočiti ne samo oblik i veličina diskova, već i neke važne pojedinosti u njima. Početkom ovog mjeseca, objavljene su Hubbleove slike protoplanetnih diskova koji okružuju pet obližnjih zvijezda, udaljenih od nas od 28 do 366 svjetlosnih godina. Najmlađa od njih ima tek desetak milijuna godina, dok ona najstarija postoji već više od milijardu godina (MP Mus, u zviježđu Muhe). Slike su snimljene u vidljivom svjetlu, putem Hubbleovog instrumenta STIS. Do nedavno se držalo da su ti cirkumstelarni diskovi jednostavne strukture oblika palačinke, no ovo novo istraživanje provedeno Hubbleom pokazuje da ne postoje dva međusobno jednaka diska. Te su prašinske tvorbe raznolike i složene, a njihova trodimenzionalna građa snažno ukazuje na gravitacijski utjecaj planetâ koje se ne može vidjeti, no koji bi se morali nalaziti unutar njih. Na građu diskova bi, isto tako, mogao utjecati i podjednako nevidljivi međuzvjezdani materijal, kroz kojega mlada zvijezda prolazi.

Posebno je zanimljiva nepravilnost uočena u disku oko zvijezde koja nosi katalošku oznaku HD 181327. Riječ je o sjajnom i uskom prstenu krša, koji je mogao nastati od materijala izbačenog sudarom dvaju tijela veličine planeta. Jedan sličan događaj iz davne prošlosti se drži odgovornim za nastanak Zemljinog Mjeseca. No, ovaj prsten se nalazi na približno dvostruko većoj udaljenosti od matične zvijezde od one na kojoj se u odnosu na Sunce nalazi Pluton. Sudar masivnih tijela s katastrofalnim posljedicama na tako velikoj udaljenosti nije nešto što bi bilo za očekivati, pa ako se uistinu radi o tome, planetni sustav oko HD 181327 bi mogao biti „prilično kaotičan“. Uočena raznolikost protoplanetnih diskova je posve u skladu s raznovrsnošću dosad otkrivenih ekstrasolarnih planetnih sustava. Sada još treba dokučiti na koji način diskovi utječu na novonastale planete, ali i kako ti planeti utječu na diskove iz kojih su se oblikovali.

Čini se, međutim, da je Hubble u ovom smislu dobio ozbiljnu „konkurenciju“. Naime, u čileanskim Andama, na nadmorskoj visini većoj od 5000 m, izgrađen je ogromni radioteleskop ALMA („Atacama Large Millimeter/submillimeter Array“), koji se umjesto zrcalom širokim 2,5 m kakvog ima Hubble, koristi s čak 54 antene široke 12 m, te s 12 antena promjera 7 metara. ALMA je rezultat suradnje tvrtki i znanstvenih institucija iz više europskih zemalja, Sjedinjenih Država, Kanade, Japana, Južne Koreje i, dakako, Čilea. Zahvaljujući velikom broju iznimno preciznih antena, koje u ovom trenutku mogu biti razmaknute i do 15 kilometara, taj radioteleskop postiže fantastičnu razlučivost, osjetno veću od one koju u vidljivom svjetlu daje Hubble! Na nedavno objavljenoj slici jednog protoplanetnog diska, ALMA je u bila stanju raspoznati pojedinosti ne veće od 35 tisućinki lučne sekunde! Riječ je o disku oko zvijezde HL Tauri (u zviježđu Bika), koja je od nas udaljena oko 450 svjetlosnih godina. Unatoč toj velikoj udaljenosti, ALMA u tome disku vidi više detalja negoli Hubble u ranije spomenutim prašinskih strukturama. Njoj usto ne smeta ni blještanje središnje zvijezde, budući ona nije toliko sjajna u radiovalovima kao što je to u vidljivom ili infracrvenom svjetlu. Zahvaljujući tome, ALMA u protoplanetnom disku oko HL Tauri otkriva niz koncentričnih praznina, područja u kojima je prašina značajno prorijeđena, najvjerojatnije zahvaljujući prolascima novonastalih planeta koji oko zvijezde orbitiraju unutar praznina. Ti planeti, koje ni ALMA ne može vidjeti, „metu“ materijal u disku i na taj nam način odaju svoju prisutnost! Kolika je moć toga velikog radioteleskopa, lijepo se vidi iz kolaža sastavljenog od njegove slike diska oko HL Tauri i Hubbleove fotografije zvjezdane rađaonice u kojoj se zvijezda nalazi. ALMA-in disk je sićušni detalj koji je na Hubbleovoj slici uokviren crvenim kvadratom!

NASA, ESA, G. Schneider (University of Arizona) i HST/GO 12228 Team

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), ESA/Hubble i NASA, Judy Schmidt


AstroMosor Pridružite nam se!