Dwa kosmiczne teleskopy, Spitzer i Hubble, dają nam nowe spojrzenie na pyłowo-gruzowe dyski wokół gwiazd takich jak Słońce.

Teleskop Spitzera okrył pyłowe dyski wokół gwiazd “słońcopodobnych”. Teleskop Hubble’a uchwycił najbardziej szczegółowe zdjęcie jasnego dysku wokół gwiazdy młodszej niż Słońce. Obrazy te są jak klatka z filmu o ewolucji Układu Słonecznego, którego wstęp to chaotyczny i pylisty początek, zaś “happy end” to dzisiejszy, uporządkowany stan.

Młode gwiazdy dysponują ogromną ilością materiału planetotwórczego, podczas gdy stare mają tylko pojedyncze resztki budulca. Hubble pokazał nam to pierwsze, a Spitzer drugie – i w ten sposób obserwacje sie uzupełniły “, jak mówi dr Charles Beichman z Jet Propulsion Laboratory.

Młoda gwiazda obserwowana przez teleskop Hubble’a ma 50-250 mln lat. To wystarczy by zdążyły sie uformować gazowe olbrzymy, takie jak Jowisz, lecz formacja hipotetycznych skalistych planet, jak Ziemia, w tym czasie jeszcze trwa. Sześć starszych gwiazd obserwowanych prze teleskop Spitzera, ma około 4 mld lat – czyli są one w wieku porównywalnym do Słońca. Wiemy o nich, że mają planety gazowe, ale mogą także posiadać skaliste “ziemiopodobne” planety. Dotychczas dyski z “planetarnego gruzu” rzadko były dostrzegane wokół gwiazd o rozmiarach Słońca, ponieważ są słabsze niż dyski wokół większych gwiazd, a tym samym trudne do zaobserwowania.

Z lewej: zdjęcie dysku wokół AU Microscopii w dziedzinie widzialnej. Planety mogą tam się formować, bądź już istnieć.   Z prawej: HD 107146 i dysk złożony z “planetarnego gruzu” (w sztucznych kolorach). Gwiazda, odległa o 88 lat świetlnych od Ziemi, jest w wieku pomiędzy 30-250 mln lat i jest podobna do młodego Słońca. To jedyny znaleziony dotąd dysk wokół gwiazdy tak podobnej do Słońca.

Nowe zdjęcia z Hubble’a dają nam świetny widok na dysk świecący odbitym światłem gwiazdy takiej jak młode Słońce. W szególności może to przedstawiać jeden z możliwych wariantów przeszłości Układu Słonecznego“, jak mówi dr David Ardila z Uniwersytetu Johna Hopkinsa w Baltimore.

W obserwacjach dysków złożonych z “planetarnych resztek” pomogły bardzo czułe detektory podczerwieni teleskopu Spitzera. Takie dyski są trudne w detekcji, ponieważ są od 10 do 100 razy cieńsze do tych wokół młodych gwiazd.

Spitzer pozwolił nam znaleźć obserwacyjny dowód na bezpośredni związek między występowaniem planet i dysków. Teraz możemy zająć się teoretycznymi modelami” – mówi Beichman. Studia nad tym zagadnieniem pomogą w przyszłości w misjach poszukiwania planet – Terrestrial Planet Finder oraz SIM (Space Interferometry Mission). Dzięki nim będziemy mogli przewidywać, które gwiazdy mają planety.

Zdjęcia z teleskopu Spitzera przedstawiają sześć gwiazd otoczonych przez coś na kształt Pasa Kuipera. Jest to pierwsze takie odkrycie. Struktury te można zauważyć jako żółte rozmyte otoczki.

Skaliste planety powstają z wielkich chmur, które osnuwają młode gwiazdy. Cząstki pyłu kolidują i sklejają się. Potem powstałe przez kumulację cząstek większe ciała mogą się zderzać i zupełnie rozbić. Gruz powstały z tych zderzeń gromadzi się i tworzy olbrzymi dysk o kształcie pączka z dziurką. Ten pączek może być “zjadany” przez planety, które sciągają z niego materię. Z czasem taki dysk znika i pozostaje tylko jego stabilna część, tak jak Pas Kuipera w Układzie Słonecznym.

? Dysk tego typu otacza gwiazdę HD 107146 widoczną na zdjęciu z Hubble’a, odległą 88 lat świetlnych (ok. 27 pc) od nas. John Kirst, astronom z JPL (Jet Propulsion Laboratory), wykorzystał także teleskop Hubble’a w celu poszukiwania dysku wokół AU Microscopii – czerwonego karła odległego o 32 lata świetlne (ok. 10 pc), będącego w wieku jedynie 12 mln lat. Na obrazie z Hubble’a znaleziono przerwę w dysku. Przerwa może być wynikiem obecności planet. Przypuszcza się, że planety mogły zebrać pył. Dysk posiada także drugą, wewnętrzną przerwę.

Artystyczna koncepcja hipotetycznej “ziemskiej” planety krążącej wokół czerwonego karła AU Microscopii.

Beichman i jego koledzy z JPL w Tucson w Arizonie użyli teleskopu Spitzera aby przeskanować 26 starszych gwiazd “słońcopodobnych” posiadających planety. Wśród sześciu wspomnianych wyżej, znaleźli coś na kształt Pasa Kuipera. Gwiazdy te są odległe od 50 do 160 lat świetlnych. Znalezione dyski są ok. 100 razy słabsze niż te znalezione przez Hubble’a i ok. 100 razy jaśniejsze od Pasa Kuipera i mają także puste miejsca w centrum.

Autor

Leszek Błaszczyk