אחד הנושאים האסטרופיסיים החמים ביותר כיום - ציד אחר כוכבי לכת דמויי כדור הארץ סביב כוכבים אחרים - זכה זה עתה לתנופה חשובה מתצפיות ספקטרליות חדשות עם מכשיר ה- MIDI במערך ה- ESL VLT (VLTI).
צוות בינלאומי של אסטרונומים [2] השיג ספקטרום אינפרא אדום ייחודי של האבק באזורים הפנימיים ביותר של הדיסקים הפרוטו-פלנטריים סביב שלושה כוכבים צעירים - כיום במצב שאולי דומה מאוד לזה של מערכת השמש שלנו בהתהוות, כ -4,500 לפני מיליון שנה.
הדיווח בגיליון השבועי של כתב העת המדעי Nature, ובזכות הנוף הבלתי משתווה, החד והחודר של אינטרפרומטריה, הם מראים כי בשלושת המרכיבים הנכונים נמצאים במקום הנכון להתחיל היווצרות כוכבי לכת סוערים בכוכבים אלה.
"חול" באזורים הפנימיים של דיסקים מהממים
השמש נולדה לפני כ -4,500 מיליון שנה מענן קר ומסיבי של גז ואבק בין-כוכבים שהתמוטט תחת משיכת הכבידה שלו. סביב הכוכב הצעיר היה דיסק דיסק מאובק, בו נוצרו מאוחר יותר כדור הארץ וכוכבי לכת אחרים, כמו גם שביטים ואסטרואידים.
העידן הזה כבר מזמן עבר, אך אנו עשויים לחזות באותו תהליך על ידי התבוננות בפליטת האינפרא אדום מכוכבים צעירים מאוד והדיסקים הפרוטופלאנריים המאובקים סביבם. אולם עד כה המכשור הזמין לא איפשר לבדוק את התפלגות המרכיבים השונים של האבק בדיסקים כאלה; אפילו הקרובים הידועים ביותר רחוקים מכדי שהטלסקופים היחידים הטובים ביותר יפתרו אותם. אולם כעת, כפי שמסביר פרנצ'סקו פרססה, מדען הפרויקטים של אינטרפרומטר VLT וחבר צוות מ- ESO, "בעזרת ה- VLTI אנו יכולים לשלב את האור משני טלסקופים גדולים ומופרדים היטב בכדי לקבל רזולוציה זוויתית חסרת תקדים. זה מאפשר לנו לראשונה להציץ ישירות לאזור הפנימי ביותר של הדיסקים סביב כמה כוכבים צעירים סמוכים, ממש במקום בו אנו מצפים שכוכבי לכת כמו כדור הארץ שלנו מתהווים או שייווצרו בקרוב ".
באופן ספציפי, תצפיות אינטרפרומטריות חדשות של שלושה כוכבים צעירים על ידי צוות בינלאומי [2], המשתמשים בכוח המשולב של שני טלסקופים VLT של 8.2 מ 'זה במרחק של מאה מטרים זה מזה, השיגו חדות תמונה מספקת (בערך 0.02 ארק"ס) כדי למדוד את הפליטה האינפרא אדום מה האזור הפנימי של הדיסקים סביב שלושה כוכבים (המתאים בערך לגודל המסלול של כדור הארץ סביב השמש) והפליטה מהחלק החיצוני של אותם דיסקים. הספקטרום האינפרא אדום המקביל סיפק מידע חיוני על ההרכב הכימי של האבק בדיסקים וגם על גודל התבואה הממוצע.
מהתצפיות המסובכות הללו עולה כי החלק הפנימי של הדיסקים עשיר מאוד בגרגרי סיליקט קריסטליים ("חול") בקוטר ממוצע של כ 0.001 מ"מ. הם נוצרים על ידי קרישה של גרגרי אבק קטנים ואמורפיים בהרבה שהיו קיימים בכל הענן הבין-כוכבי שהוליד את הכוכבים ואת הדיסקים שלהם.
חישובי הדגם מראים כי יש לדאוג להיות קיימים גרגרים גבישיים בחלק הפנימי של הדיסק בזמן היווצרות כדור הארץ. למעשה המטאוריטים במערכת השמש שלנו מורכבים בעיקר מסיליקט מסוג זה.
האסטרונום ההולנדי רנס ווטרס, חבר הצוות מהמכון האסטרונומי באוניברסיטת אמסטרדם, נלהב: "עם כל המרכיבים במקום ויצירת גרגרים גדולים יותר מאבק כבר החלו להיווצר נתחי אבן גדולים וגדולים יותר סוף סוף, כוכבי לכת דמויי אדמה מהדיסקים האלה כמעט בלתי נמנעים! "
שינוי גרגירים
זה כבר ידוע מזה זמן שרוב האבק בדיסקים סביב כוכבים שזה עתה נולד מורכב מסיליקט. בענן הלידה אבק זה הוא אמורפי, כלומר האטומים והמולקולות המרכיבות גרגיר אבק מורכבים בצורה כאוטית, והדגנים הם רטובים וקטנים מאוד, בדרך כלל כ- 0.0001 מ"מ בגודל. עם זאת, בסמוך לכוכב הצעיר בו הטמפרטורה והצפיפות הם הגבוהים ביותר, חלקיקי האבק בדיסק הכוכבי נוטים להיצמד זה לזה כך שהגרגרים הופכים גדולים יותר. יתר על כן, האבק מחומם על ידי קרינה מהממים וזה גורם למולקולות שבדגנים לסדר את עצמם מחדש בתבניות גיאומטריות (גבישיות).
לפיכך, האבק באזורי הדיסק הקרוב ביותר לכוכב הופך במהרה מ"תולי "(קטן ואמורפי) לדגנים" מעובדים "(גדולים יותר וגבישיים).
תצפיות ספקטרליות של גרגרי סיליקט באזור אורך הגל האמצעי באינפרא אדום (בערך 10 מ ') יראו אם הם "בתולי" או "מעובדים". תצפיות מוקדמות יותר על דיסקים סביב כוכבים צעירים הראו כי יש תערובת של חומר וטהור ומעובד, אך עד כה לא ניתן היה לדעת היכן הדגנים השונים שוכנו בדיסק.
הודות לעלייה של פי מאה ברזולוציה הזוויתית באמצעות ה- VLTI והמכשיר ה- MIDI הרגיש ביותר, ספקטרום אינפרא אדום מפורט של אזורים שונים בדיסקיות הפרוטופלאנריות סביב שלושה כוכבים שזה עתה נולדו, רק כמה מיליוני שנים, מראים כעת שהאבק קרוב ל הכוכב מעובד בהרבה מהאבק באזורי הדיסק החיצוניים. בשני כוכבים (HD 144432 ו- HD 163296) האבק בדיסק הפנימי מעובד למדי ואילו האבק בדיסק החיצוני כמעט בתולי. בכוכב השלישי (HD 142527) מעובד האבק בדיסק כולו. באזור המרכז של דיסק זה הוא מעובד במיוחד, עולה בקנה אחד עם אבק גבישי לחלוטין.
מסקנה חשובה מתצפיות ה- VLTI היא לפיכך שאבני הבניין לכוכבי לכת דמויי כדור הארץ קיימים בתקליטונים circumstellar כבר מההתחלה. יש לכך חשיבות רבה מכיוון שזה מצביע על כך שכוכבי לכת מהסוג היבשתי (סלעי) כמו כדור הארץ הם ככל הנראה די שכיחים במערכות פלנטאריות, גם מחוץ למערכת השמש.
השביט הבתולי
לתצפיות הנוכחיות יש גם השלכות על חקר שביטים. כמה שביטים - אולי כולם - במערכת השמש אכן מכילים אבק בתולית (אמורפי) וגם מעובד (גבישי). שביטים נוצרו ללא ספק במרחקים גדולים מהשמש, באזורים החיצוניים של מערכת השמש בה תמיד היה קר מאוד. לכן לא ברור כיצד גרגרי אבק מעובדים עלולים להסתיים בשביטים.
בתיאוריה אחת, אבק מעובד מועבר החוצה מהשמש הצעירה בסערה על הדיסק הצפוף למדי. תיאוריות אחרות טוענות כי האבק המעובד שביטים נוצר באופן מקומי באזורים הקרים לאורך זמן ארוך הרבה יותר, אולי על ידי גלי הלם או ברגי ברק בדיסק, או על ידי התנגשויות תכופות בין שברי גדולים יותר.
צוות האסטרונומים הנוכחי מסיק כעת כי התיאוריה הראשונה היא ההסבר הסביר ביותר לנוכחות אבק מעובד בשביטים. זה גם מרמז שהשביטים לאורך התקופה הארוכה שמבקרים אותנו לפעמים מהקצוות החיצוניים של מערכת השמש שלנו הם גופים בתולית באמת, המתוארכים לעידן בו כדור הארץ וכוכבי הלכת האחרים טרם נוצרו.
מחקרים על שביטים כאלה, במיוחד כאשר הם מבוצעים באתרם, יספקו אפוא גישה ישירה לחומר המקורי ממנו נוצרה מערכת השמש.
עוד מידע
התוצאות המדווחות בנושא יחסי ציבור ESO זו מוצגות ביתר פירוט במאמר מחקר "אבני הבניין של כוכבי לכת באזור היבשתי של הדיסקים הפרוטפלנטריים", מאת רועי ואן בוקל וכותביו המשותפים (Nature, 25 בנובמבר 2004). התצפיות נערכו במסגרת תוכנית ההפגנה המדעית המוקדמת של ESO.
הערות
[1]: הודעה לעיתונות זו של ESO מונפקת בשיתוף עם המכון האסטרונומי של אוניברסיטת אמסטרדם, הולנד (NOVA PR) והמקס-פלאנק-מכון לאסטרונומיה (היידלברג, גרמניה (MPG PR)).
[2]: הצוות מורכב מרועי ואן בוקל, מישיאל מין, רנס ווטרס, קרסטן דומיניק ואלכס דה קוטר (המכון האסטרונומי, אוניברסיטת אמסטרדם, הולנד), כריסטוף ליינרט, אוליבייה צ'סניו, אווי גראזר, תומאס הנינג, ריינר ק. ? hler ופרנק Przygodda (מקס-פלאנק-מכון אסטרונומיה, היידלברג, גרמניה), אנדראה ריצ'יצ'י, סבסטיאן מורל, פרנצ'סקו פרסה, מרקוס שולר ומרקוס ויטקובסקי (ESO), וולטר יפה וג'רואן דה יונג (מצפה הכוכבים של ליידן) , הולנד), אן דוטרי ופאביאן מלבט (Observatoire de Bordeaux, צרפת), Bruno Lopez (Observatoire de la Cote d'Azur, ניס, צרפת), Guy Perrin (LESIA, Observatoire de Paris, צרפת) ותומאס פרייביש (מקס -מפלנק-מכון לרדיאוסטרונומיה, בון, גרמניה).
[3]: מכשיר ה- MIDI הוא תוצאה של שיתוף פעולה בין מכונים גרמנים, הולנדים וצרפתים. למידע נוסף ראה ESO PR 17/03 ו- ESO PR 25/02.
המקור המקורי: פרסום חדשות ESO
