6 Minutės
Nauji Hubble teleskopo stebėjimai atskleidė netikėtą turbulenciją ir ryškią asimetriją objekte IRAS 23077+6707 — iki šiol didžiausiame matuotame protoplanetiniame diske. Esantis maždaug už 1 000 šviesmečių, šis milžiniškas ir neįprastos formos diskas suteikia retą galimybę pažvelgti, kaip planetos gali formuotis labai aktyvioje, dinamiškoje aplinkoje.
Nauji IRAS 23077+6707 sistemos vaizdai
Milžiniška, nekontroliuojama planetų gimdymo vieta
IRAS 23077+6707 — neoficialiai vadinamas ‚Drakulos čivito‘ — tęsiasi beveik 644 milijardus kilometrų (maždaug 400 milijardų mylių), tai yra per 100 kartų didesnis atstumas nei vidutinis atstumas tarp Saulės ir Plutono. Pats mastas jau yra išskirtinis, tačiau Hubble regimosios šviesos nuotraukose matomi papildomi netikėtumai: ilgos, plonų pluoštų grandinės, besitęsiančios gerokai už pagrindinio disko ribų, ir ryški medžiagos netolygumo — asimetrijos — pasiskirstymo jauno žvaigždės aplinkoje.
Užuot matę tvarkingą, simetrišką struktūrą, dažnai pateikiamą vadovėliuose, astronomai čia užfiksavo chaotišką vaizdą. Viena disko pusrutulio dalis yra papildoma iš išorės atkeliaujančiais dujų pluoštais, o priešingoje pusėje staiga nutrūksta planeta formuojančios medžiagos kiekis. Tokie požymiai rodo, kad sistemos evoliuciją formuoja dinamiški sąveikos procesai — tiek erdviniu, tiek laiko mastu — kokių retai pavyksta stebėti tokiame išsamume.
Ką vaizdai parodo — ir ko neparodo
Hubble regimosios šviesos vaizdai papildo ankstesnes infraraudonąją šviesą fiksavusias observacijas, pavyzdžiui, iš James Webb (JWST) teleskopo. Kartu šie duomenys leidžia tyrėjams atsekti sub-struktūras precedento neturinčiu detalumu: plonas, plaukiškas sluoksnis, paviršinės dulkių struktūros ir net silpni išoriniai pluoštai, kurie geriausiai matomi todėl, kad diskas nuo Žemės stebėjimo taško yra orientuotas beveik pakraščiu į mus (edge-on).
Centerio astrofizikė Kristina Monsch iš Astrofizikos centro (CfA) pažymi, jog tokio struktūrinio detalumo lygis yra retas. Ji teigia: 'Ši sistema tampa unikaliu laboratoriniu pavyzdžiu planetų formavimosi tyrimams ir aplinkoms, kuriose šis procesas vyksta.' Vaizdai paryškina procesus, galinčius reikšmingai įtakoti, kur ir kaip viduje masyvių diskų gali susiformuoti planetos.
Vis dėlto mokslininkai dar tik pradeda sujunginėti visus stebėjimų elementus į vieningą aiškų vaizdą. Disko neįprastą dydį ir formą gali lemti keli veiksniai: sąveikos su aplinkinėmis dujų debesimis, centrinės jaunos žvaigždės stiprūs vėjai (žvaigždiniai vėjai), arba visos sistemos judėjimas per lokalią taržvaigždinę terpę. Bet kuris iš šių mechanizmų gali sujudinti materiją, sukurti asimetrinius pritekėjimus arba nuplėšti išorines disko zonas.
Masa, potencialas ir mokslinė grąža
Skaičiavimai rodo, kad IRAS 23077+6707 gali turėti tiek dujų ir dulkių, kad jų bendra masė atitiktų maždaug 10–30 Jupiterių masių. Tai dar nereiškia, jog iš karto susiformuos dešimtys Jupiterių dydžio planetų — dalis masės gali likti disko medžiaga arba būti prarasta per procesus, tokius kaip akrecija ant centrinės žvaigždės ar išmetimas į aplinką. Vis dėlto tokia masės „banko“ koncentracija paverčia šią sistemą ypatingai turtingu bandymų poligonu, skirtu tirti, kaip milžiniškos planetos ir daugiaplanetės sistemos gali atsirasti neramiomis sąlygomis.
Planetų formavimasis vyksta per milijonus metų, todėl astronomai savo žodyną laiko etapų grandinėje kuria iš įvairių sistemų „momentinių“ registracijų. Šio objekto dramatiškos savybės leidžia mokslininkams stebėti greitus pokyčius ir dinamiškas sąveikas trumpesniais laiko intervalais nei paprastai, taip pateikiant naujus apribojimus ir parametrus diskų evoliucijos ir planetų surinkimo (planet assembly) modeliams.
Išplėstinė masė ir didelis asimetriškumas taip pat suteikia galimybę tirti konkretų planetų formavimosi scenarijų diapazoną: nuo stabilios, lėtai kaupiančios medžiagos aplink centrinę žvaigždę, iki greito, chaotiško masės pritekėjimo, kuris gali skatinti sparčias grumtynes tarp planetesimalių ir greitesnį gigantiškų planetų brandinimąsi. Tokie skirtingi scenarijai turi tiesioginį poveikį sintezuojamoms planetų masėms, orbitų architektūrai ir galimai daugiaplanetės sistemos dinamikai.
Pavadinimas, atradimas ir tolimesni tyrimai
Neoficialus pavadinimas pagerbia du atradėjus — vieną iš Transilvanijos ir vieną iš Urugvajaus — ir taip jungia vietinę kultūrinę nuorodą su šiek tiek humoro. Nors pravardė yra lengvai įsimenama, pagrindinė vertė vis dėlto yra mokslinė: komanda publikavo pradinius rezultatus žurnale The Astrophysical Journal ir planuoja tęstinius stebėjimus, skirtus tiksliau sužinoti dujų judėjimą ir sudėtį diske.
Joshua Bennett Lovell iš CfA atspindi bendrą susižavėjimą: 'Hubble leido mums užimti pirmą eilę stebint chaotiškus procesus, formuojančius diskus ir kuriuos pamatę galime geriau suprasti planetų atsiradimą — procesus, kurių dar pilnai nepažįstame, tačiau dabar galime tirti visiškai nauju būdu.' Ateities monitoringo programos su Hubble, JWST ir žemės pagrindo observatorijomis sieks sekti pokyčius, patikrinti hipotezes dėl disko asimetrijos ir išmatuoti įtekėjimo pluoštų dinamiką bei jų tarpusavio sąveikas.
Planuojami stebėjimai apims kelis metodus: aukštos raiškos vaizdai regimojoje ir infraraudonojoje srityse, ilgesni integracijos spektroskopiniai stebėjimai linijinėms dviejų ir kelių atominių ar molekulinių perėjimų charakteristikoms atsekti, bei interferometrijos kampiniai matavimai tam, kad būtų galima atskirti smulkesnes struktūras disko viduje. Tokie kompleksiški duomenų rinkiniai padės atskirti, ar dominuoja išorinė akrecija, ar vidaus žvaigždinė veikla.
Ekspertų įžvalgos
Dr. Elena Marquez, astrofizikė, nedalyvavusi straipsnio rengime, apibendrina atradimo reikšmę: 'Dauguma protoplanetinių diskų yra gerokai mažesni ir simetriškesni. Tokios didelės ir sujauktos sistemos radimas meta iššūkį mūsų prielaidoms apie ankstyvas planetinių sistemų stadijas. Hubble regimosios šviesos aiškumas kartu su JWST infraraudonųjų bangų jautrumu leidžia mums tyrinėti tiek dulkėtus paviršinius sluoksnius, tiek tankesnį vidurinį disko plokštumą, kuriame formuojasi planetos.'
Tęsiami spektroskopiniai stebėjimai padės atskirti konkuruojančias hipotezes — pavyzdžiui, ar dominuoja išorinė dujų akrecija, ar vidinė žvaigždinė veikla, ranka rankon su magnetohidrodinamika ir gravitacinėmis sąveikomis. Nepriklausomai nuo to, kuris mechanizmas pasirodys svarbiausias, IRAS 23077+6707 žada patikslinti mūsų teorijas apie tai, kaip gali atsirasti įvairios planetų sistemos architektūros.
Be mokslinių įžvalgų, toks objektas taip pat sustiprina platesnę astronomijos disciplinos svarbą: jis demonstruoja, kaip skirtingi instrumentai (Hubble, JWST, radioteleskopai ir žemės optinės observatorijos) veikia kaip tarpusavyje papildantys tyrimų įrankiai, leidžiantys atsekti procesus nuo paviršiaus sluoksnių iki giliųjų disko regionų. Dėl šios priežasties sisteminė daugialypė stebėjimų programa yra būtina norint formuoti išsamų supratimą apie dinamines planetų formavimosi sąlygas.
Galiausiai, šio disko studijos gali turėti implikacijų platesniam astronominės ekologijos supratimui — kaip žvaigždžių gimimas, taržvaigždinės terpės sąlygos ir regioniniai dujų debesis sąveikauja, formuodami per tūkstančius ar milijonus metų besitęsiančias planetų sistemas. IRAS 23077+6707 siūlo galimybę stebėti šiuos procesus realiu laiku ir taip praturtinti tiek teorinius, tiek stebėjimų pagrindus ateities planetų formavimosi tyrimams.
Šaltinis: sciencealert
Palikite komentarą