לראשונה, אסטרונומים צפו בפירוט חסר תקדים בתהליכים המולידים כוכבים וכוכבי לכת במערכות סולאריות המתהוות. באמצעות שני הטלסקופים של קק במאונה קאה בהוואי מצוידים בכלי מהונדס במיוחד בשם ASTRA (אסטרונומיה אסטרומטרית ופיזית-פאזית), ג'ושוע אייזנר מאוניברסיטת אריזונה ועמיתיו הצליחו להציץ לעומק הדיסקים הפרוטופלאטריים - סחרור ענני גז ו אבק המזין את הכוכב הגדל במרכזו ובסופו של דבר מתלכד לכוכבי לכת ואסטרואידים ליצירת מערכת סולארית. מה שהם ראו הוא מתן תובנה לאופן שילובו של גז מימן מהדיסק הפרוט-פלנטרי לכוכב.
על מנת להשיג את הרזולוציה הדקה ביותר הדרושה בכדי לצפות בתהליכים המתרחשים בגבול בין הכוכב לדיסקו סביב 500 שנות אור מכדור הארץ, שילב הצוות את האור משני הטלסקופים של קק, המספק רזולוציה זוויתית עדינה יותר מזו של האבל. . אייזנר וצוותו השתמשו גם בטכניקה שנקראת ספקטרו-אסטרומטריה כדי לשפר את הרזולוציה עוד יותר. על ידי מדידת האור הנובע מהדיסקים הפרוט-פלנטריים באורכי גל שונים בשני מראות הטלסקופ של קק, והפעלתו נוספת באמצעות ASTRA, השיגו החוקרים את הרזולוציה הדרושה כדי לצפות בתהליכים במרכז מערכות השמש המתהוות.
אייזנר אמר "הרזולוציה הזוויתית שתוכל להשיג באמצעות טלסקופ החלל האבל היא פי מאה גסה מכדי שתוכל לראות מה קורה ממש מחוץ לכוכב המתהווה לא גדול בהרבה מהשמש שלנו", אמר אייזנר. במילים אחרות, אפילו דיסק פרוט-פלנטרי קרוב מספיק בכדי להיחשב בשכונה של מערכת השמש שלנו יופיע ככיפה חסרת תחרות.
בעזרת טכניקה חדשה זו הצליח הצוות להבחין בין התפלגות הגז, המורכב ברובו ממימן, ואבק, ובכך פתר את תכונות הדיסק.
"הצלחנו להתקרב ממש לכוכב ולהסתכל ממש על הממשק בין הדיסק הפרוטופלאטרי העשיר בגז לכוכב," אמר אייזנר.
דיסקים פרוטופלאנריים נוצרים במשתלות מהממים כאשר עננים של מולקולות גז וחלקיקי אבק מתחילים להתמוטט תחת השפעת כוח הכבידה.
בתחילה מסתובב לאט, מסתו וכוח הכבידה של הענן גורמים לו להיות צפוף וקומפקטי יותר. השמירה על המומנטום הסיבובי מזרזת את הענן כשהוא מתכווץ, ממש כמו שדמות המחליקה מסתובבת מהר יותר כשהיא מושכת בזרועותיה. הכוח הצנטריפוגלי משטח את הענן לדיסק מסתובב של גז ואבק מתערבלים, ובסופו של דבר מוליד כוכבי לכת המקיפים את כוכבם באותו מטוס בערך.
אסטרונומים יודעים שכוכבים רוכשים מסה על ידי שילוב חלק מגז המימן בדיסק המקיף אותם, בתהליך שנקרא accretion, שיכול לקרות באחת משתי דרכים.
באחד התרחישים, נבלע הגז כשהוא מתרחץ היישר אל פני השטח של הכוכב.
בתרחיש השני, הרבה יותר אלים, השדות המגנטיים הגולשים מהכוכב דוחפים את הגז המתקרב וגורמים לו להתכנס, ויוצרים פער בין הכוכב לדיסק שמסביב. במקום לנטר על פני הכוכב, אטומי המימן נעים לאורך קווי השדה המגנטי כאילו על כביש מהיר, והופכים למחממים ומונננים בתהליך זה.
אייזנר הסביר כי "לאחר שנלכד בשדה המגנטי של הכוכב, הגז מונע לאורך קווי השדה המתנשאים גבוה מעל ומתחת המטוס של הדיסק." "החומר מתרסק אז באזורי הקוטב של הכוכב במהירות גבוהה."
בתופת זו, שמשחררת את האנרגיה של מיליוני פצצות אטום בגודל הירושימה בכל שנייה, חלק מזרימת הגז המקושתת נפלטת מהדיסק ונשפכת החוצה אל החלל כרוח בין-כוכבית.
"אנו רוצים להבין כיצד חומרים מסתכמים עם הכוכב," אמר אייזנר. "תהליך זה מעולם לא נמדד ישירות."
צוותו של אייזנר כיוון את הטלסקופים לעבר 15 דיסקים פרוט-פלנטריים עם כוכבים צעירים המשתנים במסה בין חצי לעשר כפול השמש שלנו.
"יכולנו להבחין בהצלחה שברוב המקרים, הגז ממיר חלק מהאנרגיה הקינטית שלו לאור קרוב מאוד לכוכבים", אמר, סימן סיפור לסיפור התרחיש של השבת האלימות.
"במקרים אחרים ראינו עדויות לרוחות ששוגרו לחלל יחד עם חומר שהצטבר על הכוכב", הוסיף אייזנר. "אפילו מצאנו דוגמא - סביב כוכב בעל מסה גבוהה מאוד - שבו הדיסק עשוי להגיע עד למשטח הכוכב."
מערכות השמש שהאסטרונומים בחרו למחקר זה עדיין צעירות, ככל הנראה בנות כמה מיליוני שנים.
"הדיסקים האלה יהיו עוד כמה מיליוני שנים", אמר אייזנר. "באותה עת עשויים להיווצר כוכבי הלכת הראשונים, ענקי הגז הדומים ליופיטר ושבתאי, תוך שימוש רב בחומר הדיסק."
כוכבי לכת סלעיים וסולידיים יותר כמו כדור הארץ, ונוס או מאדים, לא יהיו בסביבה עד הרבה אחר כך.
"אבל אבני הבניין לאלה יכולות להיווצר כעת," אמר, וזו הסיבה שמחקר זה חשוב להבנתנו כיצד נוצרות מערכות סולאריות, כולל אלה עם כוכבי לכת פוטנציאליים למגורים כמו כדור הארץ.
"אנו נבדוק אם נוכל לבצע מדידות דומות של מולקולות אורגניות ומים בדיסקים פרוטפלנטריים," אמר. "אלה יהיו אלה שעלולים להוליד כוכבי לכת עם התנאים לנמל חיים."
מאמר הצוות פורסם בכתב העת Astrophysical
מאמר: Eisner et al. גז מימן מומס במרחב וספקטרלית בטווח 0.1 AU של T טאורי ו- Herbig Ae / Be Stars.
מקור: אוניברסיטת אריזונה
