"Mlade zvijezde imaju oko sebe ogromne spremnike materijala od kojih nastaju planeti, dok se oko starijih nalaze samo ostaci krša. Hubble je vidio spremnike, a Spitzer ostatke", kaže dr. Charles Beichman iz NASA-inog Laboratorija za mlazni pogon (JPL), u Pasadeni. On je vodio Spitzerovo istraživanje. "Ovo pokazuje kako dva teleskopa mogu nadopunjavati jedan drugog", dodaje on.

Mlada zvijezda koju je promatrao Hubble, stara je od 50 do 250 milijuna godina. To je dovoljna starost da bi ona mogla imati plinovite planete, no zvijezda je ipak dovoljno mlada da bi njeni stjenoviti planeti poput Zemlje mogli još uvijek biti u nastanku. Šest starijih zvijezda koje je proučavao Spitzer, prosječno su stare 4 milijarde godina, skoro koliko i Sunce. Za njih se zna da posjeduju plinovite planete, a možda i stjenovite. Prije ovog novog otkrića, prsteni planetarnog krša (diskovi krša) oko zvijezda veličine Sunca rijetko su bili opažani, budući su tamniji i teže ih je opaziti od diskova oko masivnijih zvijezda.

"Ova nova Hubbleova slika pruža nam dosad najbolji uvid u svjetlost odraženu s diska oko neke zvijezde s masom Sunca", kaže voditelj Hubbleovog istraživanja, dr. David Ardila, sa Sveučilišta Johns Hopkins, u Baltimoreu. "U osnovi, ona je pokazala jednu od mogućih prošlosti Sunčevog sustava", dodaje on.

Diskove krša oko starijih zvijezda čije su veličina i dob slične onima u našeg Sunca, uključujući i one koje za koje se zna da imaju planete, još je teže uočiti. Takvi su diskovi 10 do 100 puta rijeđi od onih oko mladih zvijezda. Spitzerovi iznimno osjetljivi infracrveni detektori bili su u stanju po prvi put osjetiti njihov topli sjaj.

"Spitzer je uočio prvu neposrednu vezu između planeta i diskova", kaže Beichman. "Mi sada možemo proučavati odnos između jednog i drugog". Te će studije pomoći planerima budućih misija lova na planete, uključujući i NASA-inu "Terrestrial Planet Finder and the Space Interferometry Mission". Pomoću njih, oni će moći predvidjeti koje zvijezde imaju planete. Pronalaženje i proučavanje planeta oko drugih zvijezda je najvažniji cilj NASA-ine istraživačke misije.

Stjenoviti planeti nastaju iz velikih oblaka prašine koji obavijaju mlade zvijezde. Prašinske čestice se sudaraju i lijepe jedna za drugu, sve dok se od njih ne oblikuje planet. Tijela koja se tako nakupljaju, ponekad udare jedno u drugo i razbiju se. Krš nastao takvim sudarima nakuplja se u divovske diskove oblika zračnice, kojima središta mogu biti izdubljena orbitiranjem planeta. S vremenom, diskovi izblijede i od njih preostanu jedino manji stabilni diskovi krhotina, slični kometima ispunjenom Kuiperovom pojasu u Sunčevom sustavu. Disk krša kojega je snimio Hubble, okružuje Suncu sličnu zvijezdu nazvanu HD 107146, udaljenu 88 svjetlosnih godina. John Krist, astronom iz JPL-a, uporabio je Hubblea kako bi snimio drugi disk oko jedne manje zvijezde, crvenog patuljka nazvanog AU Mikroskopa, udaljenog 32 svjetlosne godine i starog samo 12 milijuna godina. Hubbleova slika otkriva procjep u disku, na mjestu gdje su planeti možda pomeli prašinu i očistili put. Disk oko HD 107146 ima i jednu unutarnju pukotinu. Beichman i njegovi kolege s JPL-a i Arizonskog sveučilišta (Tucson), uporabili su Spitzera kako bi pregledali 26 starijih Suncu sličnih zvijezda, za koje se zna da imaju planete, te su otkrili da njih šest ima diskove krša nalik Kupierovom pojasu. Te su zvijezde udaljene od 50 do 160 svjetlosnih godina. Njihovi su diskovi oko 100 puta tamniji od tih koje je nedavno snimio Hubble, ali i oko 100 puta sjajniji od krša koji okružuje Sunce. I ti diskovi imaju rupe u svojim središtima.

Obje Hubbleove slike snimljene su putem ACS-e.

Diskovi krša oko zvijezda sličnih Suncu AU Mikroskopa i HD 107146

Lijevo

Slika diska krša oko crvenog patuljka AU Mikroskopa, u vidljivoj svjetlosti. Unutar toga diska možda nastaju planeti, a možda oni već postoje. Disk svijetli svjetlom zvijezde odraženim od sićušnih zrnaca prašine koje nastaju sudarima asteroida i kometa. Stoga što je sastavljen od u prah pretvorenih ostataka tih objekata, zovemo ga diskom krša. Širok više od 64 milijarde kilometara, on nalikuje vretenu svjetla zato jer ga vidimo skoro bočno (kao da gledamo na obod tanjura). Zvijezda je stara oko 12 milijuna godina, a od Zemlje je udaljena samo 32 svjetlosne godine. To ovaj disk čini najbližim viđenim u odraženoj zvjezdanoj svjetlosti. On je također i prvi disk snimljen od nekog crvenog patuljka tipa M, najčešće vrste zvijezda u susjedstvu Sunca. Slike načinjene Svemirskim teleskopom Hubble otkrivaju da je disk očišćen od prašine do udaljenosti od oko 1,6 milijarda kilometara od zvijezde (što je prvi put naslućeno promatranjima u infracrvenoj svjetlosti).

ACS-ine slike potvrđuju da je disk izvitoperen i da pokazuje male varijacije u gustoći prašine koje bi, zajedno sa središnjom čistinom, mogle biti posljedicom gravitacijskog povlačenja nekog nevidljivog pratioca, možda krupnog planeta. ACS pokazuje da je ovo jedini poznati disk krša koji je plavlji od zvijezde koju okružuje. To bi moglo značiti da u njemu ima više malih zrnaca prašine u odnosu na velike čestice, negoli u ranije promatranim sličnim diskovima. Manje čestice bolje rasipaju plavu svjetlost negoli crvenu. Višak malih zrnaca bi mogao biti posljedicom činjenice da zvijezda nije dovoljno sjajna da ih otpuše. Sjajnije, vruće zvijezde svojim tlakom zračenja mogu doslovce odgurati male čestice prašine iz diska, daleko u svemir.

Desno

Ovo je slika u lažnim bojama planetarnog diska krša oko zvijezde HD 107146, žutog patuljka vrlo sličnog Suncu, prema puno mlađeg (starog između 30 i 250 milijuna godina, prema skoro 5 milijarda godina starosti Sunca). Zvijezda je od Zemlje udaljena 88 svjetlosnih godina. To je jedini disk snimljen oko zvijezde toliko slične našoj. Mala razlika u sjaju na jednoj strani diska je posljedica činjenice da male čestice prašine rasipaju više svjetla tamo gdje su između Zemlje i zvijezde, negoli ako su iza zvijezde. To pokazuje da je svijetla strana bliža nama. Disk je crveniji od zvijezde čiju svjetlost odražava, što ukazuje na to da sadrži čestice široke oko 1/2000 mm (oko 100 puta manje od veličine prašine u kući).

I za naše Sunce se vjeruje da oko sebe ima prsten prašine, iza staze Neptuna, premda je on deset puta uži od toga oko HD 107146. Sunčev sustav sadrži i od 1000 do 10000 puta manje prašine. Zbog veličine prstena, njegove debljine i količine prašine koju sadrži, izgleda malo vjerojatnim da će HD 107146 razviti sustav planeta kakav postoji oko Sunca. To je zanimljivo, budući pokazuje da planetni sustavi oko sličnih zvijezda mogu imati posve različite razvojne putove.

Animacija razvoja diska krša u sustav planeta

Ova animacija pokazuje razvoj diska u kojemu nastaju planeti oko neke zvijezde. U početku, mladi je disk sjajan i debeo od prašine, sirovine za gradnju planeta. U prvih desetak milijuna godina, unutar diska se počnu javljati procjepi, kako novorođeni planeti srastaju od prašine, čisteći put pred sobom.

S vremenom se taj planetarni disk krša istanji gravitacijskim međudjelovanjima brojnih planeta koji polako metu prašinu. Postojani tlak zvjezdane svjetlosti i stelarnog vjetra također otpuhuje prašinu. Nakon nekoliko milijarda godina, preostane jedino tanki prsten u vanjskim dijelovima sustava, slabašni odjek nekoć blistavog diska.

Sunčev sustav ima sličan disk krša - prsten kometa nazvan Kuiperovim pojasom. Preostala prašina u unutarnjim dijelovima Sunčevog sustava poznata je kao "zodijačka prašina".

[AU Microscopii Image Credit: NASA, ESA, J.E. Krist (STScI/JPL), D.R. Ardila (JHU), D.A. Golimowski (JHU), M. Clampin (NASA/GSFC), H.C. Ford (JHU), G.D. Illingworth (UCO-Lick), G.F. Hartig (STScI) and the ACS Science Team; HD 107146 Image Credit: NASA, ESA, D.R. Ardila (JHU), D.A. Golimowski (JHU), J.E. Krist (STScI/JPL), M. Clampin (NASA/GSFC), J.P. Williams (UH/IfA), J.P. Blakeslee (JHU), H.C. Ford (JHU), G.F. Hartig (STScI), G.D. Illingworth (UCO-Lick) and the ACS Science Team]