Hubble-kuva renkaasta Fomalhautin ympärillä. Kuvahyvitys: Hubble. Klikkaa suurentaaksesi.
NASA Hubble Space Telescopen yksityiskohtaisin näkyvä valokuva, joka on koskaan tehty kapeasta, pölyisestä renkaasta läheisen tähden Fomalhautin (HD 216956) ympärillä, tarjoaa vahvimman todisteen siitä, että väärät ja näkymättömät planeetat voivat hieroa renkaalla painovoimaa.
Hubble osoittaa yksiselitteisesti, että renkaan keskipiste on mahtava 1,4 miljardin mailin (15 tähtitieteellistä yksikköä) päässä tähdestä. Tämä on etäisyys, joka on lähes puolivälissä aurinkokuntamme läpi. Todennäköisin selitys, mitä tähtitieteilijät sanoivat, on, että elliptisessä kiertoradalla liikkuva näkymätön planeetta muuttaa rengasta painovoimansa avulla. Geometrisesti silmiinpistävällä renkaalla, joka on kallistettu vinosti kohti maata, ei olisi niin suurta siirtymää, jos siihen vain Fomalhautin painovoima vaikuttaisi.
Renkaan keskuksen siirtymä tähtistä on päätelty aiemmista ja pidemmistä aallonpituushavainnoista käyttämällä submillimetrisiä teleskooppeja Mauna Keassa, Havaijilla, Spitzerin avaruusteleskoopilla, Caltechin Submillimeter Observatoryssa ja soveltamalla teoreettista mallintamista ja fyysisiä oletuksia. Nyt Hubblen terävät kuvat paljastavat suoraan renkaan siirtymisen Fomalhautista.
Nämä uudet havainnot antavat vahvan näytön siitä, että ainakin yksi näkymätön planeettamassa oleva massaobjekti kiertää tähtiä. Hubble olisi havainnut planeettaa suuremman esineen, kuten ruskean kääpiön. "Uudet Hubble-kuvat vahvistavat aikaisemmat hypoteesit, jotka ehdottivat planeetan häiritsevän rengasta", kertoi Paul Kalas Kalifornian yliopistosta Berkeleystä. Rengas on samanlainen kuin aurinkokuntamme Kuiper-vyö, valtava jäisen materiaalisäiliö, joka on jäljellä aurinkokunnan planeetamme muodostumisesta.
Havainnot tarjoavat käsityksen aurinkokunnan järjestelmästämme muodostuneina vuosina, jolloin planeetat pelasivat purkutyö-derbiä jätteiden kanssa, jotka olivat jääneet planeettamme muodostumisesta jäljelle, hajottaen painovoiman avulla monia esineitä avaruuteen. Jotkut jäiset materiaalit ovat saattaneet törmätä aurinkokunnan sisäisiin planeetoihin kastelemalla niitä vedellä, joka on muodostettu kylmempään ulkoiseen aurinkojärjestelmään. Muut roskat ovat saattaneet kulkea ulospäin muodostaen Kuiper-hihnan ja Oort-pilven, aurinkojärjestelmää ympäröivän pallomaisen materiaalipilven.
Vain Hubblella on hieno optinen resoluutio ratkaistaksesi, että renkaan sisäreuna on terävämpi kuin sen ulkoreuna, merkkivalo siitä, että esine pyyhkii painovoimaisesti materiaalia, kuten auran, joka puhdistaa lumen. Toinen klassinen allekirjoitus planeetan vaikutuksesta on renkaan suhteellisen kapea leveys, noin 2,3 miljardia mailia (25 tähtitieteellistä yksikköä). Jos tähtitieteilijät sanoivat, että hiukkaset eivät leviäisi paljon laajemmalle, ellei esinettä pitäisi rengasmateriaalia painovoimaisesti ehjänä.
”Mitä näemme tässä renkaassa, on samanlainen kuin mitä nähdään Cassini-avaruusaluksen kuvissa Saturnuksen kapeista renkaista. Näissä kuvissa Saturnuksen kuut "paimentavat" rengasmateriaalia ja estävät rengasta leviämästä ", Kalas sanoi.
Epäilty planeetta voi kiertää kaukana Fomalhautista, pölyrenkaan sisäreunan sisällä, välillä 4,7 miljardia - 6,5 miljardia mailia (50-70 tähtitieteellistä yksikköä) tähtiä kohti. Rengas on 12 miljardia mailia (133 tähtitieteellistä yksikköä) Fomalhautista, joka on paljon kauempana kuin syrjäisin planeettamme Pluuto on auringosta. Nämä Hubble-havainnot eivät havaitse oletettua planeettaa suoraan, joten tähtitieteilijät eivät voi mitata sen massaa. Sen sijaan he suorittavat renkaan dynamiikan atk-simulaatiot planeetan massan arvioimiseksi.
Kalas ja yhteistyökumppanit James R. Graham Kalifornian Berkeleyn yliopistosta ja Mark Clampin NASA: n Goddard-avaruuslentokeskuksesta Greenbeltissä, Md., Julkaisevat havaintonsa Nature-lehden 23. kesäkuuta 2005 ilmestyvässä numerossa.
Fomalhaut, 200 miljoonaa vuotta vanha tähti, on vain vastasyntynyt verrattuna omaan 4,5 miljardin vuoden vanhaan Aurinkoon. Se sijaitsee 25 valovuoden päässä auringosta. Piscis Austrinuksen (eteläinen kala) tähdistössä sijaitseva Fomalhaut-rengas on kymmenen kertaa vanha kuin aikaisemmin tähteiden AU Microscopii ja Beta Pictoris ympärillä nähneet roskalevyt, joissa planeettoja saattaa vielä muodostua. Jos aurinkokuntamme on jokin esimerkki, planeettojen olisi pitänyt muodostaa Fomalhautin ympärille kymmenien miljoonien vuosien ajan tähden syntymästä.
Hubble-kuvat tarjoavat myös välähdyksen planeetan ulommasta alueesta, joka ympäröi muuta tähteä kuin aurinkoamme. Monet aurinkojärjestelmän ulkopuolella havaituista yli 100 planeetasta kiertävät lähellä tähtiään. Suurin osa nykyisistä planeetan havaitsemismenetelmistä suosii tähtien lähellä olevien planeettojen löytämistä.
”Fomalhautin pölyrenkaan koko viittaa siihen, että kaikki planeettajärjestelmät eivät muodostu ja kehittyvät samalla tavalla? planeetta-arkkitehtuurit voivat olla aivan erilaisia tähtiä kohti ”, Kalas selitti. "Vaikka Fomalhautin rengas on analoginen Kuiper-vyön kanssa, sen halkaisija on neljä kertaa suurempi kuin Kuiper-hihnan."
Tähtitieteilijät käyttivät Hubblen edustalla olevaa Advanced Camera for Surveys (ACS) -koronagrafia estämään valon kirkkaalta tähdeltä, jotta he näkivät yksityiskohdat heikossa renkaassa.
"ACS: n Coronagraph tarjoaa suuren kontrastin, jonka avulla voimme nähdä renkaan rakenteen Fomalhautin erittäin kirkkaalta häikäisyltä", Clampin sanoi. ”Tätä havaintoa ei tällä hetkellä voida tehdä näkyvillä aallonpituuksilla ilman Hubble-avaruusteleskooppia. Se, että pystyimme havaitsemaan sen Hubblella, oli odottamaton, mutta vaikuttava. ”
Kalas ja hänen yhteistyökumppaninsa käyttivät Hubblea viiden kuukauden ajanjakson aikana vuonna 2004? 17. toukokuuta, 2. elokuuta ja 27. lokakuuta? renkaan rakenteen kartoittamiseksi. Renkaan toinen puoli ei ole vielä kuvannut, koska se ulottui ACS-kameran näkökentän ulkopuolelle. Astronomit käyttävät Hubblea uudelleen tänä kesänä koko renkaan kartoittamiseen. He odottavat, että Hubblen lisätiedot paljastavat, onko renkaassa aukkoja, jotka olisi voinut tehdä näkymättömän ruumiin painovoiman vaikutuksesta. Pidemmät, syvemmät valotukset voivat myös osoittaa, onko renkaan halkaisija vielä suurempi kuin tällä hetkellä nähty. Lisäksi tähtitieteilijät mittaavat renkaan värit sen fysikaalisten ominaisuuksien määrittämiseksi, mukaan lukien sen koostumus.
Fomalhautin aikaisemmat lämpöemissiokartat osoittivat, että renkaan toinen puoli on lämpimämpi kuin toinen puoli, mikä tarkoittaa, että rengas on keskipisteessä noin puolet Hubblen mittaamasta etäisyydestä. Tämä ero saattaa selittyä sillä, että Hubblen ACS-kuvat renkaan rakenteesta ovat 100 kertaa terävämpiä kuin pidemmät aallonpituushavainnot, ja siten ne antavat paljon tarkemman tuloksen. Tai ero voi tarkoittaa, että renkaan koko näyttää erilaiselta muilla aallonpituuksilla.
Fomalhautin pölyrengas löydettiin vuonna 1983 NASA: n infrapunasäteilyn (IRAS) tekemistä havainnoista. Järjestelmä on pakottava kohde tuleville teleskoopeille, kuten James Webbin avaruusteleskoopille ja Terrestrial Planet Finderille, Kalas sanoi.
Alkuperäinen lähde: Hubble-lehdistötiedote
