Subaru-kaukoputken Mauna Kean ottamilla uusilla, suhteellisen lähellä olevalla protoplanetaarisella levyllä on omituisia banaanin muotoisia kaaria, jotka ympäröivät ydintä. Todennäköisin selitys näille valokaarille on, että tähdellä kiertää toinen esine; joko seuratähti tai suuri planeetta, ja tämän seuralaisen gravitaatiovuorovaikutus vääristää materiaalilevyä. Protoplanetaarinen levy, joka tunnetaan nimellä HT142527, sijaitsee 650 valovuoden päässä maasta.
Kaksi tähtitieteilijäryhmää, jotka käyttivät Subaru-teleskooppia Mauna Keassa, tarkasti katsottuna protoplanetaaliseen levyyn nuoren tähden ympärillä, on johtanut odottamattoman löytön kahteen vastakkain olevaan banaanin muotoiseen kaariin. Tähtiä HD142527 ympäröivällä levyllä on myös aukko, joka voi olla planeetan myrskyisä syntymäpaikka, ja laajennetun kaarin, joka olisi voinut muodostua äskettäisestä kohtaamisesta tähtinaapurin kanssa. Tämä löytö lisää entistä enemmän variaatiota protoplanetaaristen levymuotojen hämmentävään monimuotoisuuteen - munkkeista spiraaleihin -, jotka tähtitieteilijät löytävät tutkiessaan planeettojen syntymän perusteita muiden tähtien ympärillä.
Tähtitieteilijät käyttivät kahta erilaista instrumenttia Subarussa tarkkailemaan levyä HD 142527: n ympärillä. Nagoyan yliopiston, Japanin kansallisen tähtitieteellisen observatorion / syventävien yliopistojen (NAOJ / Sokendai) ja Koben yliopiston ryhmä havaitsi protoplanetaarisen levyn Coronagraphic Imager -sovelluksella. Adaptiivisella optiikalla (CIAO) lähi-infrapunassa 1,65 ja 2,2 mikronia, erottelukyky 0,13 kaarisekuntia. Tämän ansiosta joukkue näki levyn yksityiskohdat asteikolla, joka on verrattavissa Uranuksen ja Neptunuksen kiertoradalle omassa aurinkokunnassamme. Mukautuva optiikkatekniikka minimoi maan ilmakehän vaikutuksen kuvanlaadun parantamiseksi. Coronagraphy, joka piilotti keskustähteen tehdäkseen himmeämpää materiaalia sen ympärille helpommin havaittavissa, myötävaikutti myös onnistuneisiin havaintoihin.
Toinen Tokion yliopiston, Japanin ilmailualan tutkimuskeskuksen (JAXA), NAOJ / Sokendai ja Ibarakin yliopiston tutkijoiden tekemä havaintojen keskittyminen protoplanetaariseen levyyn keskitason infrapuna-aallonpituuksilla 18,8 ja 24,5 mikronia käyttämällä Subarun jäähdytettyä keski-infrapunakameraa. ja spektrografia (sarjakuvat). Kuvat, joiden paikallinen resoluutio on 0,5 kaarisekuntia ja 0,6 kaarisekuntia, osoittavat levyn lähettämän säteilyn yli 100 tähtitieteellistä yksikköä tai kolminkertaiseksi etäisyyteen Neptunuksen ja auringon välillä. Tämä on ensimmäinen kerta, kun protoplanetaarinen levy on havaittu keski-infrapunassa sellaiselle etäisyydelle.
Keskimmäiset infrapunahavainnot ulottuvat myös lähemmäksi tähtiä kohti ja paljastavat selvän raon kahden erillisen rakenteen välillä: kompakti levy, jonka säde on noin 80 tähtitieteellistä yksikköä, ja laajennettu levy, joka toistaa banaaninjakoisen muodon, joka nähdään läheisissä infrapunahavainnoissa ja ulottuu 170 tähtitieteellisen yksikön säteelle. Sekä lähi-infrapuna- että keski-infrapunakuvien osalta kirkkausero laajennetun levyn vastakkaisilla puolilla johtuu levyn kallistumisesta. Meistä kauempana oleva puoli on himmeämpi lähi-infrapunassa. Keskimmäisessä infrapunassa se on kirkkaampi.
Keskimääräiset infrapunahavainnot osoittivat myös sekä kiekon pölyrakeiden koon että niiden lämpötilan. Näiden tietojen perusteella ryhmä pystyi selvittämään, että kiekossa olevat pölyjyvät kasvavat kooltaan suuremmiksi kuin on tyypillistä tähtijen välillä löydetylle pölylle.
Ennen näiden yksityiskohtaisten kuvien saamista tähtitieteilijät odottivat löytävänsä sileät levyt nuorten tähtien ympäriltä. Tähtien GG Tauri ja AB Aurigae ympärillä olevat levyt ovat kuitenkin muuttaneet kuvaa. GG Taurilla on donitsinmuotoinen levy ja AB Aurigaen ympärillä oleva levy on selvästi spiraalimainen. HD142527: n "banaanijakoinen" rakenne näyttää nyt olevan variaatio erilaisista protoplanetaarisista levyistä.
Todennäköisin selitys HD 142527: n ”banaanijakoiselle” muodolle on toisen tähden, joka kiertää tähtiä, paljon himmeämpi seuratähti tai mahdollisesti planeetta, läsnäolo. Laajennettu kaari johtuu todennäköisimmin ohimennen tähden vetovoimasta joskus viimeisen tuhannen vuoden aikana. Koska tähtitieteilijät odottavat, että useimmat tähdet syntyvät ryhmissä muiden tähteiden kanssa, HD142427: n äskettäin kartoitetun levyn monet piirteet voivat olla yhteisiä muille seuralaisten kanssa syntyneille tähtiille.
Uudet kuvat ovat ensimmäisiä kuvia HD142527: n protoplanetaarisesta levystä, joka on koskaan saatu, ja joukossa harvoja esimerkkejä protoplanetaarisen levyn onnistuneesta suorasta kuvantamisesta maapallon kaukoputkesta. HD142527 sijaitsee vain noin 650 valovuoden päässä maapallosta, mutta tähtien läheisyydestä huolimatta turbulenssi oman planeettamme ilmakehässä tekee selkeät kuvat sen heikosta protoplanetaarisesta levystä erittäin vaikeaa
saada. Näihin tuloksiin johtaneet onnistuneet havainnot perustuivat Subarun kaukoputken ja sen instrumenttien kokoon, vakauteen ja sijaintiin sekä sen mukautuvan optiikan ja koronografisen tekniikan käyttöön.
Protoplanetaariset levyt ja infrapunahavaintojen edut
Ymmärtääksesi miten planeettojen muoto on tärkeää oppia protoplanetaariset levyt. Nämä kaasun ja pölyn kerääntymiset ympäröivät nuoria tähtiä ja ovat planeettojen synnytyksen perusteita. Tähden syntyessä ja kasvaessa levy muodostuu samasta materiaalista kuin tähtikaasu pienellä pölykomponentilla.
Ajan myötä protoplanetaarisissa levyissä oleva pöly kerääntyy suurempiin esineisiin, jotka lopulta luovat protoplaneettoja. Nämä törmäävät planeettojen muodostamiseen. Äskettäin tähtitieteilijät ovat tutkineet tähtiä, jotka ovat noin miljoona vuotta vanhoja ymmärtääksesi pölyisiä ympäristöjä, joissa planeettoja muodostuu. Infrapunahavainnot ovat erityisen tehokkaita työkaluja, jotka auttavat karakterisoimaan tällaisten tähtiä ympäröivät yksityiskohtaiset rakenteet.
Protoplanetaariset levyt lähettävät valoa monilla aallonpituuksilla, mukaan lukien näkyvät, infrapuna- ja millimetriaaltopituudet. Infrapuna-aallonpituudet sisältävät tietoa levyn ja sen pölyhiukkasten rakenteesta, lämpötilasta ja muista fysikaalisista ominaisuuksista. Silti infrapunahavainnoilla on edelleen haasteita niiden havainnoinnissa. Protoplanetaariset levyt ovat heikot ympäröiviin tähtiin verrattuna, joten niistä voi olla vaikea saada kuvia.
Protoplanetaariset levyt heijastavat lähellä olevaa infrapunavaloa keskitähdestä. Adaptiivista optiikkatekniikkaa käyttämällä infrapunahavainnot voivat paljastaa levyn yksityiskohtaisen rakenteen korkealla resoluutiolla. Koska valo ei kuitenkaan ole suoraan peräisin levyltä, siinä ei ole tietoja levyn lämpötilasta ja tiheydestä.
Pidemmillä keski-infrapuna-aallonpituuksilla resoluutio laskee, mutta levyn itsensä lähettämä valo voidaan havaita saadakseen tietoa levyn lämpötilasta. Koska keskitähti on myös himmeä pidemmissä aallonpituuksissa, on helpompaa tutkia tähtiä lähemmäksi keski-infrapuna-aallonpituuksilla. Havaintojen yhdistäminen sekä lähellä että keski-infrapuna-aallonpituudella antaa kattavamman kuvan protoplanetaarisista levyistä.
Nämä tulokset julkaistiin Astrophysical Journal -lehden lehdessä 10. tammikuuta 2006 ja 20. kesäkuuta 2006. (ApJ 636: L153 ja ApJ 644: L133)
Tämä tutkimus sai tukea Japanin opetus-, kulttuuri-, urheilu-, tiede- ja teknologiatutkimusrahastoilta tietyille tutkimusalueille "aurinkoisen planeetan ulkopuolisen tutkimuksen kehittämiselle".
Alkuperäinen lähde: Subarun lehdistötiedote
