Новые изображения относительно близкого протопланетного диска, сделанные телескопом Subaru на Мауна-Кеа, показывают странные банановидные дуги, окружающие центральное ядро. Наиболее вероятным объяснением этих дуг является то, что существует другой объект, вращающийся вокруг звезды; или звезда-компаньон, или большая планета, и гравитационное взаимодействие этого спутника искажает материальный диск. Протопланетный диск, известный как HT142527, расположен в 650 световых годах от Земли.
Внимательный взгляд на протопланетный диск вокруг молодой звезды двумя группами астрономов, использующих телескоп Subaru на Мауна-Кеа, привел к неожиданному открытию двух банановидных дуг, обращенных друг к другу. Диск, который окружает звезду HD142527, также показывает зазор, который может быть шумным местом рождения планеты, и расширенную дугу, которая могла образоваться во время недавней встречи со звездным соседом. Это открытие добавляет еще больше разнообразия к ошеломляющему разнообразию форм протопланетных дисков - от пончиков до спиралей - которые обнаруживают астрономы, изучая места рождения планет вокруг других звезд.
Астрономы использовали два разных инструмента на Subaru для наблюдения диска вокруг HD 142527. Команда из Университета Нагоя, Национальной астрономической обсерватории Японии / Высшего университета перспективных исследований (NAOJ / Sokendai) и Университета Кобе наблюдала протопланетный диск с помощью Coronagraphic Imager с адаптивной оптикой (CIAO) в ближней инфракрасной области спектра при длине волны 1,65 и 2,2 микрона с разрешением 0,13 угловых секунды. Это позволило команде увидеть детали диска в масштабе, сопоставимом с орбитой Урана и Нептуна в нашей собственной солнечной системе. Технология адаптивной оптики сводит к минимуму влияние атмосферы Земли для улучшения качества изображения. Коронография, которая скрывала центральную звезду для облегчения обнаружения более слабого материала вокруг нее, также способствовала успешным наблюдениям.
Другой набор наблюдений, сделанных исследователями из Университета Токио, Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), NAOJ / Sokendai и Университета Ибараки, сосредоточился на протопланетном диске со средним инфракрасным диапазоном волн 18,8 и 24,5 микрон с использованием охлаждаемой средне-инфракрасной камеры Subaru. и спектрограф (COMICS). Изображения с пространственным разрешением 0,5 угловых секунды и 0,6 угловых секунд показывают излучение, испускаемое диском с точностью до 100 астрономических единиц, или в три раза больше расстояния между Нептуном и Солнцем. Это первый случай, когда протопланетный диск был обнаружен в среднем инфракрасном диапазоне на таком расстоянии.
Наблюдения в среднем инфракрасном диапазоне также распространяются ближе к звезде и показывают четкий разрыв между двумя отдельными структурами: компакт-диском около 80 астрономических единиц в радиусе и расширенным диском, который повторяет форму расщепленного банана, наблюдаемую в наблюдениях в ближнем инфракрасном диапазоне, и достигает в радиусе 170 астрономических единиц. Как для ближнего инфракрасного, так и для среднего инфракрасного изображений разница в яркости на противоположных сторонах расширенного диска обусловлена наклоном диска. Сторона, расположенная дальше от нас, слабее в ближней инфракрасной области. В средней инфракрасной области, это ярче.
Наблюдения в среднем инфракрасном диапазоне также показали размер зерен пыли в диске и их температуру. Исходя из этой информации, команда смогла определить, что частицы пыли в диске растут до размеров, которые больше, чем типично для пыли, обнаруженной между звездами.
До получения этих подробных изображений астрономы ожидали найти гладкие диски вокруг молодых звезд. И все же недавние наблюдения дисков вокруг звезд Г. Г. Таури и А. Б. Ауриги изменили картину. Г. Г. Таури имеет пончик в форме диска, а диск вокруг AB Aurigae имеет отчетливо спиральную форму. Конструкция HD142527 «банановый сплит» теперь кажется вариацией на тему разнообразных протопланетных дисков.
Наиболее вероятным объяснением формы HD 142527, разделенной бананами, является наличие другого объекта, вращающегося вокруг звезды, гораздо более тусклой звезды-компаньона или, возможно, планеты. Протяженная дуга наиболее вероятна из-за гравитационного рывка проходящей звезды где-то за последнюю тысячу лет. Поскольку астрономы ожидают, что большинство звезд будут рождаться в группах вместе с другими звездами, многие особенности недавно нанесенного на карту диска HD142427 могут быть общими для других звезд, рожденных со спутниками.
Новые изображения являются первыми изображениями протопланетного диска HD142527, которые были когда-либо получены, и среди очень немногих примеров успешной прямой визуализации протопланетного диска с наземного телескопа. HD142527 находится всего в 650 световых годах от Земли, но, несмотря на близость этой звезды, турбулентность в атмосфере нашей собственной планеты крайне затрудняет четкое изображение ее слабого протопланетного диска.
получить. Успешные наблюдения, которые привели к этим результатам, основывались на размере, стабильности и расположении телескопа Subaru и его инструментов, а также на использовании его адаптивной оптики и коронографической технологии.
Протопланетные диски и преимущества инфракрасных наблюдений
Чтобы понять, как образуются планеты, важно узнать о протопланетных дисках. Эти скопления газа и пыли окружают молодые звезды и являются местом рождения планет. Когда звезда рождается и растет, диск образуется из того же материала, что и звезда - газ с небольшим компонентом пыли.
Со временем пыль в протопланетных дисках накапливается в более крупные объекты, которые в конечном итоге создают протопланеты. Они сталкиваются, чтобы сформировать планеты. Недавно астрономы исследовали звезды возрастом около миллиона лет, чтобы понять, в какой пыльной среде формируются планеты. Инфракрасные наблюдения являются особенно мощными инструментами, которые помогают характеризовать детальные структуры вокруг таких звезд.
Протопланетные диски излучают свет на многих длинах волн, в том числе видимых, инфракрасных и миллиметровых. Инфракрасные длины волн несут информацию о структуре, температуре и других физических свойствах диска и его пылевых частиц. Тем не менее, даже с инфракрасными наблюдениями, есть все еще проблемы с их наблюдением. Протопланетные диски слабы по сравнению со звездами, которые они окружают, поэтому получение их изображений может быть затруднено.
Протопланетные диски отражают ближний инфракрасный свет от центральной звезды. С использованием технологии адаптивной оптики, наблюдения в ближней инфракрасной области спектра могут выявить детальную структуру диска с высоким разрешением. Однако, поскольку свет не исходит непосредственно от диска, он не несет информацию о температуре и плотности диска.
При более длинных длинах волн в среднем инфракрасном диапазоне разрешение падает, но можно наблюдать свет, излучаемый самим диском, чтобы получить информацию о температуре диска. Поскольку центральная звезда также более слабая на более длинных волнах, легче исследовать области, расположенные ближе к звезде на средних длинах волн инфракрасного излучения. Объединение наблюдений на длинах волн ближнего и среднего инфракрасного диапазона дает более полную картину протопланетных дисков.
Эти результаты были опубликованы в выпусках Astrophysical Journal от 10 января 2006 г. и 20 июня 2006 г. (ApJ 636: L153 и ApJ 644: L133)
Это исследование получило поддержку со стороны японского Министерства образования, культуры, спорта, науки и технологий и исследований в указанных областях исследований «Развитие исследований вне солнечной планеты».
Первоисточник: Пресс-релиз Subaru
