HST i JWST odkryły zaskakująco gładki dysk wokół Wegi
Zespoły astronomów wykorzystały połączoną moc teleskopów kosmicznych Hubble'a i Webba, aby ponownie przyjrzeć się legendarnemu dyskowi Wegi.
 |
| Po lewej: obraz w sztucznych kolorach z HST przedstawiający dysk pyłowy o średnicy 160 miliardów kilometrów wokół Wegi. Po prawej: JWST rozróżnia dysk ciepłego pyłu w halo dysku w odległości 37 milionów kilometrów. Czarne punkty w centrach obrazów to Wega. Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, S. Wolff (Uniwersytet Arizony), K. Su (Uniwersytet Arizony), A. Gáspár (Uniwersytet Arizony) |
W filmie „Kontakt” z 1997 roku, będącym adaptacją powieści Carla Sagana z 1985 roku, główna bohaterka, naukowiec Ellie Arroway (grana przez Jodi Foster), odbywa podróż tunelem czasoprzestrzennym zbudowanym przez kosmitów do gwiazdy Wega. Wyłania się w środku burzy śnieżnej gruzu otaczającego gwiazdę – ale nie widać tam żadnych oczywistych planet.
Wygląda na to, że filmowcy podjęli dobrą decyzję.
Zespół astronomów z Uniwersytetu Arizony w Tucson wykorzystał teleskopy Hubble’a i Webba do bezprecedensowego, dogłębnego spojrzenia na otaczający Wegę dysk gruzu o średnicy prawie 160 miliardów kilometrów. Dzięki teleskopom Hubble’a i Webba można uzyskać bardzo wyraźny obraz Wegi. Jest to tajemniczy układ, ponieważ nie przypomina innych dysków okołogwiazdowych, którym się przyglądaliśmy - powiedział Andras Gáspár z Uniwersytetu Arizony, członek zespołu badawczego. Dysk Wegi jest gładki, absurdalnie gładki.
Dużym zaskoczeniem dla zespołu badawczego jest to, że nie ma oczywistych dowodów na to, że jedna lub więcej dużych planet przedziera się przez dysk jak traktor śnieżny. Zmusza nas to do ponownego przemyślenia zakresu i różnorodności układów egzoplanet – powiedziała Kate Su z Uniwersytetu Arizony, główna autorka artykułu przedstawiającego wyniki badań Webba.
Webb dostrzega podczerwoną poświatę z dysku cząstek wielkości ziaren piasku wirujących wokół skwierczącej niebiesko-białej gwiazdy, która jest 40 razy jaśniejsza od naszego Słońca. Hubble uchwycił zewnętrzne halo tego dysku, z cząsteczkami nie większymi niż konsystencja dymu, które odbijają światło gwiazdy.
Rozkład pyłu w dysku Wegi jest warstwowy, ponieważ ciśnienie światła gwiazdy wypycha mniejsze ziarna szybciej niż większe. Różne rodzaje fizyki będą lokalizować cząstki o różnych rozmiarach w różnych miejscach – powiedział Schuyler Wolff z zespołu Uniwersytetu Arizony, główny autor artykułu przedstawiającego odkrycia Hubble’a. Fakt, że widzimy posortowane rozmiary cząstek pyłu, może pomóc nam zrozumieć podstawową dynamikę dysków okołogwiazdowych.
Dysk Wegi ma subtelną lukę, około 60 jednostek astronomicznych od gwiazdy, ale poza tym jest bardzo gładki aż do momentu, gdy ginie w blasku gwiazdy. To pokazuje, że nie ma planet o masie co najmniej Neptuna krążących po dużych orbitach, jak w naszym Układzie Słonecznym, twierdzą naukowcy.
Widzimy szczegółowo, jak duża jest różnorodność wśród dysków okołogwiazdowych i jak ta różnorodność jest powiązana z leżącymi u ich podstaw układami planetarnymi. Dowiadujemy się wiele o układach planetarnych – nawet jeżeli nie możemy zobaczyć, co może być ukrytymi planetami – dodała Su. Nadal istnieje wiele niewiadomych w procesie formowania się planet i myślę, że te nowe obserwacje Wegi pomogą ograniczyć modele formowania się planet.
Różnorodność dysków
Nowo formujące się gwiazdy akreują materię z dysku pyłu i gazu, który jest spłaszczoną pozostałością obłoku, z którego powstają. W połowie lat 90. Hubble odkrył dyski wokół wielu nowo formujących się gwiazd. Dyski te są prawdopodobnymi miejscami formowania się planet, migracji, a czasem zniszczenia. W pełni dojrzałe gwiazdy, takie jak Wega, mają zapylone dyski wzbogacone przez ciągłe zderzenia planetoid i pozostałości z parujących komet. Są to pierwotne ciała, które mogą przetrwać aż do obecnego wieku Wegi, który wynosi 450 milionów lat (nasze Słońce jest około dziesięć razy starsze od Wegi). Pył w naszym Układzie Słonecznym (widoczny jako światło zodiakalne) jest również uzupełniany przez mniejsze ciała wyrzucające pył z prędkością około 10 ton na sekundę. Pył ten jest wyrzucany przez planety. Zapewnia to strategię wykrywania planet wokół innych gwiazd bez ich bezpośredniego widzenia – po prostu wystarczy obserwować ich wpływ na pył.
Wega nadal jest niezwykła – powiedział Wolff. Architektura układu Wegi znacznie różni się od naszego Układu Słonecznego, w którym olbrzymie planety, takie jak Jowisz i Saturn, powstrzymują pył przed rozprzestrzenianiem się w taki sposób, jak ma to miejsce w przypadku Wegi.
Dla porównania, istnieje pobliska gwiazda Fomalhaut, która jest mniej więcej w tej samej odległości, wieku i temperaturze co Wega. Jednak architektura dysku okołogwiazdowego Fomalhaut znacznie różni się od Wegi. Fomalhaut ma trzy zagnieżdżone pasy odłamków.
Wokół Fomalhauta, gwiazdy podobnej do Wegi, obserwujemy pyłowe pierścienie, które sugerują obecność planet. Choć żadna planeta nie została jeszcze wykryta, przypuszcza się, że to one formują te pierścienie. Naukowcy zastanawiają się, dlaczego Fomalhaut wydaje się sprzyjać powstawaniu planet, a Wega nie, skoro obie gwiazdy są do siebie podobne. Czy różnica tkwi w środowisku okołogwiazdowym, czy może w samej gwieździe?
Pierwsza wskazówka dotycząca możliwych placów budowy planet
Znajdująca się w letnim gwiazdozbiorze Lutni, Wega jest jedną z najjaśniejszych gwiazd na północnym niebie. Wega jest legendarna, ponieważ dostarczyła pierwszych dowodów na to, że materia krążąca wokół gwiazdy – przypuszczalnie materia do tworzenia planet – może być potencjalną siedzibą życia. Pierwsza hipoteza na temat tego została wysunięta przez Immanuela Kanta w 1775 roku. Minęło jednak ponad 200 lat, zanim w 1984 roku zebrano pierwsze dowody obserwacyjne. Zastanawiający nadmiar światła podczerwonego z ciepłego pyłu został wykryty przez satelitę IRAS (Infrared Astronomy Satellite). Zjawisko to zostało zinterpretowane jako powłoka lub dysk pyłu rozciągający się dwa razy dalej niż promień orbity Plutona.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
