דגם מדויק מדעית של Beta Pictoris והדיסק שלו. לחץ להגדלה
דיסקי הגז והאבק המקיפים כוכבים שנולדו ידועים כדיסקים פרוטו-פלנטריים; שנחשבים לאזורים שבהם בסופו של דבר יווצרו כוכבי לכת. דיסקים אלה נעלמים ככל שהכוכבים מתבגרים, אך עדיין ניתן לראות כמה כוכבים עם ענן של חומר סביבם המכונה דיסקי פסולת. אחד המפורסמים שבהם הוא הדיסק שמקיף את Beta Pictoris, שנמצא רק 60 שנות אור משם.
כוכבי לכת נוצרים בדיסקים של גז ואבק המקיפים כוכבים חדשים שנולדו. דיסקים כאלה נקראים דיסקים פרוטו-פלנטריים. האבק בדיסקים הללו הופך לכוכבי לכת סוערים כמו כדור הארץ והליבות הפנימיות של כוכבי לכת ענקיים כמו שבתאי. אבק זה הוא גם מאגר של אלמנטים המהווים בסיס לחיים.
דיסקים פרוטו-פלנטריים נעלמים ככל שכוכבים מתבגרים, אך לכוכבים רבים יש מה שמכונה דיסקי פסולת. האסטרונומים משערים שברגע שאובייקטים כמו אסטרואידים ושביטים נולדים מהדיסק הפרוטו-פלנטרי, התנגשויות ביניהם יכולות לייצר דיסק אבק משני.
הדוגמה הידועה ביותר לדיסקי אבק כאלה היא זו שמקיפה את הכוכב השני המואר ביותר בקבוצת הכוכבים פיקטור, כלומר "כן ציור של הצייר". כוכב זה, המכונה Beta Pictoris או Beta Pic, הוא שכן קרוב מאוד של השמש, מרחק שישים שנות אור בלבד, ולכן קל ללמוד אותו לפרטי פרטים.
בטא פיק בהיר כפליים מהשמש, אך האור מהדיסק קלוש בהרבה. האסטרונומים סמית וטריל היו הראשונים לזהות אור קלוש זה בשנת 1984, על ידי חסימת האור מהכוכב עצמו בטכניקה שנקראה coronagraphy. מאז, אסטרונומים רבים צפו בדיסק Beta Pic באמצעות מכשירים טובים יותר ויותר וטלסקופים מבוססי קרקע וחלל כדי להבין בפרט את מקום הולדתם של כוכבי לכת ומכאן החיים.
צוות אסטרונומים מהמצפה האסטרונומי הלאומי ביפן, אוניברסיטת נגויה ואוניברסיטת הוקאידו שילב לראשונה כמה טכנולוגיות כדי להשיג תמונת קיטוב אינפרא אדום של דיסק בטא פיק עם רזולוציה טובה יותר וניגודיות גבוהה מאי פעם: טלסקופ צמצם גדול ( הטלסקופ של סובארו, עם המראה הראשית הגדולה שלו בגודל 8.2 מטר), טכנולוגיית אופטיקה אדפטיבית, ותמונת קורונסקית המסוגלת לצלם תמונות של אור עם קיטובים שונים (Imager Coronagraphic Imager של סובארו עם אופטיקה אדפטיבית, CIAO).
טלסקופ צמצם גדול, במיוחד עם איכות ההדמיה הגדולה של סובארו, מאפשר לראות אור קלוש ברזולוציה גבוהה. טכנולוגיית אופטיקה אדפטיבית מפחיתה את ההשפעות המעוותות של האטמוספרה של כדור הארץ על האור ומאפשרת תצפיות ברזולוציה גבוהה יותר. Coronagraphy היא טכניקה לחסימה של אור מחפץ בהיר כמו כוכב, לראות חפצים קלושים יותר בקרבתו, כמו כוכבי לכת ואבק המקיפים כוכב. על ידי התבוננות באור מקוטב ניתן להבדיל בין אור המוחזר לבין האור שמגיע ישירות מהמקור המקורי שלו. הקיטוב מכיל גם מידע על גודל, צורה והתאמה של אור המשקף אבק.
בשילוב טכנולוגיות זה הצליח הצוות לצפות בטא פיק באור אינפרא אדום באורך גל של שני מיקרומטר ברזולוציה של חמישית משניות הקשת. רזולוציה זו תואמת את היכולת לראות גרגר אורז אינדיבידואלי במרחק של קילומטר אחד או זרע חרדל ממרחק של קילומטר. השגת רזולוציה זו מייצגת שיפור עצום בהשוואה לתצפיות קוטביות קודמות משנות התשעים שהיו בהן רק רזולוציות של בערך חצי קשת וחצי.
התוצאות החדשות מציעות מאוד כי הדיסק של Beta Pic מכיל דמויות פלנטה, אסטרואידים או חפצים דמויי שביט, המתנגשים ליצירת אבק המשקף אור כוכבים.
קיטוב האור המוחזר מהדיסק יכול לחשוף את המאפיינים הפיזיים של הדיסק כמו הרכב, גודל ופיזור. תמונה של כל אור אורך הגל של שני מיקרומטר מציגה את המבנה הדק והארוך של הדיסק שנראה כמעט בקצהו. הקיטוב של האור מראה שעשרה אחוזים משני המיקרומטר מקוטבים. דפוס הקיטוב מציין כי האור הוא השתקפות של אור שמקורו בכוכב המרכזי.
ניתוח כיצד משתנה בהירות הדיסק עם המרחק מהמרכז מראה ירידה הדרגתית של הבהירות בעזרת תנודה קטנה. התנודה הקלה בבהירות תואמת וריאציות בצפיפות הדיסק. ההסבר הסביר ביותר הוא כי אזורים צפופים יותר מתאימים למקום בו מתנגשים פלנטלים. מבנים דומים נצפו קרוב יותר לכוכב בתצפיות קודמות באורכי גל ארוכים יותר באמצעות מצלמת ה- COOLed Mid-Infrared and Spectrograph (COMICS) ומכשירים אחרים.
ניתוח דומה לאופן בו כמות הקיטוב משתנה עם המרחק מהכוכב מראה ירידה בקיטוב במרחק של מאה יחידות אסטרונומיות (יחידה אסטרונומית היא המרחק בין כדור הארץ לשמש). זה תואם למיקום בו גם הבהירות יורדת, מה שמרמז שבמרחק זה מהכוכב יש פחות פלנטימלים.
כאשר הצוות בדק דגמים של דיסק Beta Pic שיכולים להסביר הן את התצפיות החדשות והן הישנות, הם גילו שהאבק בדיסק של Beta Pic גדול פי עשרה מדגנים אופייניים של אבק בין כוכבים. תמונות האבק של Beta Pics עשויות ככל הנראה מגושי אבק וקרח בגודל מיקרומטר כמו ארנבות אבק בגודל חיידקים.
יחד, תוצאות אלה מספקות עדויות חזקות מאוד לכך שהדיסק סביב בטא פיק נוצר כתוצאה מהיווצרות והתנגשות של פלנטימלים. רמת הפירוט של מידע חדש זה מחזקת את הבנתנו את הסביבה בה כוכבי לכת נוצרים ומתפתחים.
Motohide Tamura המוביל את הצוות אומר כי "מעט אנשים הצליחו לחקור את מקום הולדתם של כוכבי לכת על ידי התבוננות באור מקוטב באמצעות טלסקופ גדול. התוצאות שלנו מראות שזו גישה מתגמלת מאוד. אנו מתכננים להרחיב את המחקר שלנו לדיסקים אחרים, כדי לקבל תמונה כוללת של איך האבק הופך לכוכבי לכת. "
תוצאות אלה פורסמו במהדורת 20 באפריל 2006 של כתב העת Astrophysical.
חברי הצוות: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (אוניברסיטת נגויה, המכון הטכנולוגי בקליפורניה), Hiroshi Kimura, Tetsuo Yamamoto (University of Hokkaido)
מחקר זה נתמך על ידי משרד החינוך, התרבות, הספורט, המדע והטכנולוגיה של יפן באמצעות מענק לעזרה למחקר מדעי על אזורי עדיפות ל"פיתוח מדע פלנטרי חוץ-סולארי. "
המקור המקורי: מהדורת החדשות של NAOJ
