Niesamowity obraz z ALMA ukazuje genezę planet

Obraz dysku protoplanetarnego wokół młodej gwiazdy HL Tauri uzyskany dzięki sieci radioteleskopów ALMA. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Zaprezentowane nowe zdjęcie z ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, pokazuje coś czego nigdy aż tak szczegółowo do tej pory nie oglądano: dokładną strukturę dysku wokół młodej gwiazdy, w którym tworzą się planety. Są to pierwsze obserwacje ALMA wykonane z prawie docelową konfiguracją sieci i najostrzejszy obraz uzyskany na falach submilimetrowych. Nowe wyniki to wielki krok naprzód w obserwacjach rozwoju dysków protoplanetarnych i powstawania planet.

W ramach pierwszych obserwacji ALMA w nowym, potężniejszym trybie, naukowcy skierowali anteny na HL Tauri – młoda gwiazdę odległą o około 450 lat świetlnych, która jest otoczona przez pyłowy dysk [1]. W efekcie uzyskali obraz, który przekroczył wszelkie oczekiwania i bardzo szczegółowo ukazał dysk materii pozostały po narodzinach gwiazdy. Widać na nim serię koncentrycznych, jasnych pierścieni, oddzielonych od siebie przerwami [2].

„Struktury te są prawie na pewno wynikiem formowania się w dysku ciał typu planetarnego. Jest to zaskakujące, ponieważ w przypadku tak młodych gwiazd nie spodziewano się istnienia aż tak dużych ciał planetarnych zdolnych wytworzyć obserwowane na zdjęciu struktury” powiedział Stuartt Order, Wicedyrektor ALMA.

"Gdy zobaczyliśmy zdjęcie po raz pierwszy, byliśmy zdumieni niesamowitym poziomem detali. HL Tauri ma nie więcej niż milion lat, ale dysk już wykazuje cechy pełnych procesów powstawania planet. To zdjęcie zrewolucjonizuje teorie na temat powstawania planet” wyjaśnia Catherine Vlahakis, ALMA Deputy Program Scientist oraz Lead Program Scientist z programu ALMA Long Baseline Campaign.

Dysk HL Tauri wydaje się znacznie bardziej rozwinięty niż można się było spodziewać na podstawie wieku systemu. W związku z tym obraz z ALMA sugeruje także, iż procesy powstawania planet mogą zachodzić szybciej niż do tej pory przypuszczano.

Tak wysoka rozdzielczość  może zostać osiągnięta jedynie dzięki wielkobazowym możliwościom ALMA. Astronomowie uzyskują nowe informacje, których nie zebraliby za pomocą innych urządzeń, nawet przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. „Logistyka i infrastruktura potrzebna do umieszczenia anten w tak odległym miejscu wymagała niespotykanej koordynacji ze strony ekspertów międzynarodowego zespołu inżynierów i naukowców” powiedział Dyrektor ALMA, Pierre Cox. „Długie bazy stanowią jeden z głównych celów ALMA i są imponującym osiągnięciem technologicznym, naukowym i inżynieryjnym.”

Młode gwiazdy, takie jak HL Tauri, rodzą się w obłokach gazu i pyłu, w obszarach, które zapadły się pod wpływem grawitacji, tworząc gęste, gorące jądra, które w końcu „zapaliły się” stając się nowymi gwiazdami. Młode gwiazdy są początkowo schowane w kokonach pozostałego gazu i pyłu, który skupia się w dysku określanym jako dysk protoplanetarny.

Poprzez liczne zderzenia cząstki pyłu zlepiają się ze sobą, rosnąć w zgrupowania o rozmiarach ziaren piasku i kamyków. W końcu w dysku powstają planetoidy, komety, a nawet planety. Młode planety zaburzają dysk i tworzą pierścienie, przerwy oraz dziury, takie jak struktury obserwowane przez ALMA [3].

Badanie dysków protoplanetarnych jest kluczowe dla zrozumienia w jaki sposób powstała Ziemia w Układzie Słonecznym. Obserwując pierwsze stadia formowania planet wokół HL Tauri można sprawdzić jak mógł wyglądać nasz system planetarny w okresie ponad czterech miliardów lat temu, gdy powstawał.

„Większość tego, co obecnie wiemy o powstawaniu planet bazuje na teorii. Zdjęcia o takim poziomie detali zostaną teraz użyte w symulacjach komputerowych, a także w wizualizacjach przedstawiających te etapy powstawania planet. Obraz HL Tauri pokazuje co ALMA może osiągnąć pracując w swojej największej konfiguracji i rozpoczyna nową erę w eksploracji tematu powstawania gwiazd i planet” mówi Tim de Zeeuw, Dyrektor Generalny ESO.

Uwagi

[1] Od września 2014 r. ALMA obserwuje Wszechświat korzystając z najdłuższych jak dotąd baz, z antenami oddalonymi od siebie na odległość do 15 km. Kampania o nazwie Long Baseline Campaign będzie trwać do 1 grudnia 2014 r. Długość bazy to odległość pomiędzy dwoma antenami w sieci. Dla porównania, inne urządzenia pracujące w zakresie fal submilimetrowych mają anteny odseparowane o nie więcej niż dwa kilometry. Maksymalna możliwa baza dla ALMA to 16 kilometrów. Przyszłe obserwacje na krótszych falach uzyskają jeszcze lepszą ostrość obrazów.

[2] Struktury są widoczne z rozdzielczością zaledwie pięciokrotnie większą niż dystans Ziemi od Słońca. Odpowiada to kątowej rozdzielczości około 35 milisekund łuku – lepszej niż uzyskiwana w typowych obserwacjach za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a.

[3] W zakresie światła widzialnego HL Tauri jest ukryta w masywnej otoczce gazu i pyłu. ALMA obserwuje na falach znacznie dłuższych, co pozwala na badanie procesów we wnętrzu takiego obłoku.

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1401