Хаббл изображение кольца вокруг Фомальгаут. Изображение предоставлено: Хаббл. Нажмите, чтобы увеличить.
Наиболее детальное изображение видимого света космического телескопа Хаббла, сделанное НАСА с помощью узкого пыльного кольца вокруг близлежащей звезды Фомальгаут (HD 216956), является самым убедительным доказательством того, что недисциплинированная и невидимая планета может гравитационно тянуть кольцо.
Хаббл однозначно показывает, что центр кольца - колоссальные 1,4 миллиарда миль (15 астрономических единиц) от звезды. Это расстояние, равное почти половине нашего Солнечной системы. По словам астрономов, наиболее правдоподобное объяснение состоит в том, что невидимая планета, движущаяся по эллиптической орбите, изменяет кольцо с помощью гравитационного притяжения. Геометрически поразительное кольцо, наклоненное наклонно к Земле, не имело бы такого большого смещения, если бы на него просто влияла только гравитация Фомальгаута.
Смещение центра кольца от звезды было получено из предыдущих и более длинноволновых наблюдений с использованием субмиллиметровых телескопов на Мауна-Кеа, Гавайи, космического телескопа Спитцер, Субмиллиметровой обсерватории Калифорнийского технологического института и применения теоретического моделирования и физических предположений. Теперь четкие изображения Хаббла прямо показывают смещение кольца от Фомальгаут.
Эти новые наблюдения дают убедительные доказательства того, что по крайней мере один невидимый объект планетарной массы вращается вокруг звезды. Хаббл обнаружил бы объект крупнее планеты, такой как коричневый карлик. «Наши новые снимки Хаббла подтверждают те более ранние гипотезы, которые предполагали, что планета возмущает кольцо», - сказал Пол Калас из Калифорнийского университета в Беркли. Кольцо похоже на пояс Койпера нашей солнечной системы, огромный резервуар ледяного материала, оставшийся от формирования планет нашей солнечной системы.
Наблюдения дают представление о формирующихся годах нашей солнечной системы, когда планеты играли в игру дерби разрушения с обломками, оставшимися от образования наших планет, гравитационно рассеивая многие объекты в пространстве. Некоторый ледяной материал мог столкнуться с планетами внутренней солнечной системы, орошая их водой, образовавшейся в более холодной внешней солнечной системе. Другие обломки могли распространяться наружу, образуя пояс Койпера и Облако Оорта, сферическое облако материала, окружающее Солнечную систему.
Только у Хаббла есть превосходное оптическое разрешение, позволяющее определить, что внутренний край кольца острее его внешнего края, - явный признак того, что объект гравитационно выметает материал, как плуг, убирающий снег. Другой классической характеристикой влияния планеты является относительно узкая ширина кольца, около 2,3 миллиарда миль (25 астрономических единиц). По словам астрономов, без объекта гравитационного удержания материала кольца нетронутыми частицы будут распространяться гораздо шире.
«То, что мы видим в этом кольце, похоже на то, что видно на изображениях космического корабля Кассини узких колец Сатурна. На этих изображениях спутники Сатурна «пасут» материал кольца и препятствуют распространению кольца », - сказал Калас.
Предполагаемая планета может вращаться вдали от Фомальгаута, внутри внутреннего края пылевого кольца, между 4,7 и 6,5 млрд. Миль (от 50 до 70 астрономических единиц) от звезды. Кольцо находится в 12 миллиардах миль (133 астрономических единицы) от Фомальгаута, что намного дальше, чем наша самая отдаленная планета Плутон от Солнца. Эти наблюдения Хаббла не обнаруживают предполагаемую планету напрямую, поэтому астрономы не могут измерить ее массу. Вместо этого они проведут компьютерное моделирование динамики кольца, чтобы оценить массу планеты.
Калас и сотрудники Джеймс Р. Грэм из Калифорнийского университета в Беркли и Марк Клэмпин из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, опубликуют свои выводы в выпуске журнала Nature от 23 июня 2005 года.
Фомальгаут, звезда 200 миллионов лет, - просто младенец по сравнению с нашим собственным Солнцем в 4,5 миллиарда лет. Он находится на расстоянии 25 световых лет от Солнца. Расположенное в созвездии Piscis Austrinus (южная рыба), кольцо Фомальгаут в десять раз старше, чем диски-обломки, которые ранее видели вокруг звезд AU Microscopii и Beta Pictoris, где планеты еще могут формироваться. Если наша солнечная система является примером, планеты должны были сформироваться вокруг Фомальгаута в течение десятков миллионов лет после рождения звезды.
Изображения Хаббла также дают представление о внешней планетарной области, окружающей звезду, отличную от нашего Солнца. Многие из более чем 100 планет, обнаруженных за пределами нашей солнечной системы, вращаются вокруг своих звезд. Большинство современных методов обнаружения планет предпочитают находить планеты, которые находятся близко к их звездам.
«Размер пылевого кольца Фомальгаут говорит о том, что не все планетные системы формируются и развиваются одинаково? планетарные архитектуры могут сильно отличаться от звезды к звезде », - пояснил Калас. «Хотя кольцо Фомальгаут аналогично поясу Койпера, его диаметр в четыре раза больше диаметра пояса Койпера».
Астрономы использовали коронограф Advanced Camera for Surveys (ACS) на борту Хаббла, чтобы заблокировать свет от яркой звезды, чтобы они могли видеть детали в слабом кольце.
«Коронаграф ACS обладает высокой контрастностью, что позволяет нам видеть структуру кольца на фоне очень яркого света Фомальгаут», - сказал Клэмпин. «Это наблюдение в настоящее время невозможно сделать на видимых длинах волн без космического телескопа Хаббла. Тот факт, что мы смогли обнаружить его с помощью Хаббла, был неожиданным, но впечатляющим ».
Калас и его сотрудники использовали Хаббл в течение пяти месяцев в 2004 году? 17 мая, 2 августа и 27 октября? составить карту структуры кольца. Одну сторону кольца еще предстоит изобразить, поскольку она выходит за пределы поля зрения камеры ACS. Этим летом астрономы снова будут использовать Хаббл для составления карты всего кольца. Они ожидают, что дополнительные данные Хаббла покажут, есть ли в кольце какие-либо промежутки, которые могли быть вырезаны гравитационным воздействием невидимого тела. Более длинные и глубокие воздействия также могут показать, имеет ли кольцо еще более широкий диаметр, чем в настоящее время видно. Кроме того, астрономы будут измерять цвета кольца, чтобы определить его физические свойства, включая его состав.
Предыдущие карты теплового излучения Фомальгаут показали, что одна сторона кольца теплее, чем другая, подразумевая, что кольцо смещено от центра примерно на половину расстояния, измеренного Хабблом. Это различие может быть объяснено тем фактом, что изображения ACS Хаббла структуры кольца в 100 раз резче, чем наблюдения с большей длиной волны, и, следовательно, дают гораздо более точный результат. Или расхождение может означать, что размер кольца выглядит иначе на других длинах волн.
Пылевое кольцо Фомальгаут было обнаружено в 1983 году в наблюдениях, сделанных инфракрасным астрономическим спутником НАСА (IRAS). По словам Каласа, эта система является важной целью для будущих телескопов, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба и Земной Искатель Планет.
Первоисточник: Пресс-релиз Хаббла
