Komunikat prasowy

Formowanie planet w akcji?

Być może astronomowie znaleźli pierwszy obiekt torujący sobie drogę w dysku protoplanetarnym otaczającym młodą gwiazdę.

24 lutego 2011

Międzynarodowy zespół astronomów, korzystający z Bardzo Dużego Teleskopu VLT, zdołał zbadać krótko istniejący dysk materii wokół młodej gwiazdy, która znajduje się we wczesnych etapach tworzenia układu planetarnego. Po raz pierwszy udało się wykryć niewielkiego towarzysza, który może być przyczyną istniejącej dużej przerwy w dysku. Dalsze obserwacje pozwolą ustalić czy towarzysz gwiazdy jest planetą, czy też brązowym karłem.

Planety formują się z dysków materii wokół młodych gwiazd, ale przejście z pyłowego dysku do układu planetarnego trwa szybko i niewiele obiektów zostało dostrzeżonych w tej fazie [1]. Jednym z nim jest T Chamaeleontis (T Cha), słaba gwiazda w niewielkiej konstelacja Kameleona, która jest porównywalna do Słońca, ale znajduje się dopiero na początku swojego życia [2]. T Cha położona jest w odległości około 330 lat świetlnych od Ziemi i ma zaledwie około siedem milionów lat. Do tej pory nie odnaleziono formujących się planet w tego typu przejściowych dyskach, mimo że znaleziono planety w przypadku bardziej dojrzałych dysków (eso0842, heic0821).

„Wcześniejsze badania pokazały, że T Cha jest doskonałym celem dla analizowania w jaki sposób formują się systemy planetarne” zauważa Olofsson (Max Planck Institute for  Astronomy, Heidelberg, Niemcy), jeden z głównych autorów dwóch artykułów w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics, które opisują najnowsze badania. „Ale gwiazda ta znajduje się całkiem daleko i potrzebna była pełna moc interferometru VLTI (Very Large Telescope Interferometr), aby rozróżnić niewielkie szczegóły i zobaczyć co dzieję się w pyłowym dysku.”

Początkowo astronomowie obserwowali T Cha za pomocą instrumentu AMBER i interferometru VLTI [3]. Odkryli, że część materii w dysku uformowała wąski pyłowy pierścień w odległości zaledwie około 20 milionów kilometrów od gwiazdy. Poza wewnętrznym dyskiem odnaleźli obszar pozbawiony pyłu, a za nim zewnętrzną część dysku, rozciągającą się w obszarze poza około 1,1 miliarda kilometrów od gwiazdy.

Nuria Huélamo (Centro de Astrobiología, ESAC, Hiszpania), główna autorka drugiej z publikacji kontynuuje wyjaśnienia: „Przerwa w pyłowym dysku wokół T Cha była dla nas decydującym dowodem i spytaliśmy siebie: czy jesteśmy świadkami sytuacji, w której towarzysz tworzy przerwę w swoim dysku protoplanetarnym?”

Jednak odnalezienie słabego towarzysza tak blisko jasnej gwiazdy jest sporym wyzwaniem, więc dla osiągnięcia swojego celu zespół skorzystał z instrumentu NACO na VLT, używając go w nowatorski i efektywny sposób [4]. Po starannych analizach naukowcy odnaleźli wyraźne oznaki istnienia obiektu położonego w przerwie w dysku pyłowym, około miliarda kilometrów od gwiazdy – nieco dalej niż odległość Jowisza w Układzie Słonecznym i blisko zewnętrznego brzegu przerwy. Jest to pierwsza detekcja obiektu znacznie mniejszego niż gwiazda, znajdującego się w przerwie w pyłowym dysku formującym planety wokół młodej gwiazdy. Dowody wskazują, że towarzysz nie może być zwykłą gwiazdą [5], ale jest albo brązowym karłem [6] otoczonym przez pył, albo – co jest ciekawsze – niedawno uformowaną planetą.

Huélamo konkluduje: „ Są to znaczące wspólne badania, które używają dwóch najnowocześniejszych instrumentów w Obserwatorium ESO Paranal. Przyszłe obserwacje pozwolą nam poznać dalsze dane na temat towarzysza i dysku, a także zrozumieć co zasila wewnętrzny dysk pyłowy.”

Uwagi

[1] Dyski przejściowe mogą być dostrzeżone, ponieważ wysyłają mniej promieniowania w zakresie średniej podczerwieni. Czyszczenie dysku blisko gwiazdy oraz tworzenie przerw i dziur może wyjaśnić brakującą ilość promieniowania. Niedawno uformowane planety mogą tworzyć przerwy w dysku, ale są także inne możliwe wyjaśnienia.

[2] T Cha ijest gwiazdą typu T Tauri, bardzo młodym obiektem, który ciągle podąża w stronę ciągu głównego.

[3] Astronomowie używali instrumentu AMBER (Astronomical Multi-BEam combineR) oraz VLTI , aby połączyć światło ze wszystkich czterech 8.2-metrowych teleskopów VLT i utworzyć „wirtualny teleskop” o średnicy 130 metrów.

[4] NACO (albo w pełnym brzmieniu NAOS–CONICA) to instrument optyki adaptywnej podłączony do VLT. Dzięki optyce adaptywnej astronomowie mogą usuwać większość zniekształcających efektów od atmosfery i uzyskiwać bardzo ostre obrazy. Aby odnaleźć towarzysza zespół użył NACO w nowatorski sposób zwany luźnym maskowaniem apertury (SAM - sparse aperture masking). Jest to rodzaj interferometrii, który zamiast łączyć światło z kilku teleskopów, tak jak to czyni VLTI, używa różnych części lustra pojedynczego teleskopu (w tym przypadku lustra VLT Unit Telescope 4). Ta nowa technika jest szczególnie dobra do odnajdowania słabych obiektów położonych bardzo blisko jasnych. VLTI/AMBER jest z kolei lepiej dopasowany do badania struktury wewnętrznego dysku, a mniej czuły na istnienie odległego towarzysza.

[5] Astronomowie poszukiwali towarzysza za pomocą NACO w dwóch różnych zakresach widmowych – około 2,2 mikrometra oraz 3,8 mikrometra. Towarzysz jest widoczny tylko na dłuższych falach, co oznacza, że obiekt jest albo chłodny, jak planeta, albo jest to otoczony pyłem brązowy karzeł.

[6] Brązowe karły to obiekty o rozmiarach pomiędzy planetami, a gwiazdami. Nie są wystarczająco masywne, aby spalać wodór w swoich jądrach, ale są większe niż duże planety, takie jak Jowisz.

Więcej informacji

Wyniki badań zostały zaprezentowane w dwóch publikacjach: Olofsson et al. 2011, “Warm dust resolved in the cold disk around TCha with VLTI/AMBER” oraz Huélamo et al. 2011, “A companion candidate in the gap of the T Cha transitional disk”, które ukażą się w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Skład zespołu naukowego: J. Olofsson (Max-Planck-Institut für Astronomie [MPIA], Heidelberg, Niemcy), M. Benisty (MPIA), J.-C. Augereau (Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble [IPAG], Francja) C. Pinte (IPAG), F. Ménard (IPAG), E. Tatulli (IPAG), J.-P. Berger (ESO, Santiago, Chile), F. Malbet (IPAG), B. Merín (Herschel Science Centre, Madrid, Hiszpania), E. F. van Dishoeck (Leiden University, Holland), S. Lacour (Observatoire de Paris, France), K. M. Pontoppidan (California Institute of Technology, USA), J.-L. Monin (IPAG), J. M. Brown (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Niemcy), G. A. Blake (California Institute of Technology), N. Huélamo (Centro de Astrobiología, ESAC, Hiszpania), P. Tuthill (University of Sydney, Australia), M. Ireland (University of Sydney), A. Kraus (University of Hawaii) oraz G. Chauvin (Université Joseph Fourier, Grenoble, Francja).

ESO, Europejskie Obserwatorium Południowe, jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Jest wspierane przez 15 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada Bardzo Duży Teleskop (Very Large Telescope), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz teleskop VISTA, największy na świecie instrument do przeglądów nieba. ESO jest europejskim partnerem dla rewolucyjnego teleskopu ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. ESO planuje obecnie 42-metrowy Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope - E-ELT), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacje naukowe (Olofsson, J. et. al., Huélamo, N. et. al.)
• Zdjęcia VLT

Kontakt

Dr. Nuria Huélamo
Center of Astrobiology (INTA-CSIC)
Madrid, Spain
Tel.: +34 91 813 1234
E-mail: nhuelamo@cab.inta-csic.es

Dr. Johan Olofsson
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Tel.: +49 6221 528 353
E-mail: olofsson@mpia.de

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 151 1537 3591
E-mail: rhook@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych