Euroopan eteläinen observatorio (ESO) on julkaissut upean kokoelman kuvia nuorten tähtien ympäröimistä piikkilevyistä. Kuvat otettiin SPHERE-välineellä (Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet REsearch) ESO: n erittäin suurella teleskoopilla (VLT) Chilessä. Olemme tarkastellut kuvia ympyrämäisistä levyistä jo jonkin aikaa, mutta tämä kokoelma paljastaa kiehtovan monimuotoisen muodon, jonka nämä levyt voivat saada.
Meillä on laajalti hyväksytty tähtiä muodostava malli, jota tukee runsaasti todisteita, kuten nämä ESO: n kaltaiset kuvat. Malli alkaa kaasu- ja pölypilvella, jota kutsutaan jättiläismäiseksi molekyylipilveksi. Tuo pilvi, tasku kaasua ja pölyä alkaa koalittua. Lopulta, kun painovoima aiheuttaa materiaalin putoamisen sisäänpäin, tasku muuttuu massiivisemmaksi ja kohdistuu vieläkin enemmän painovoimaa. Kaasua ja pölyä vedetään edelleen.
Materiaali, joka putoaa, antaa tasulle myös jonkin verran kulmavirran, joka aiheuttaa pyörimisen. Kun tarpeeksi materiaalia on kertynyt, fuusio syttyy ja tähti syntyy. Siinä vaiheessa pilven sisällä on proto-tähti, käyttämätöntä kaasua ja pölyä on jäljellä pyörivässä renkaassa proto-tähden ympärillä. Tätä jäljellä olevaa pyörivää rengasta kutsutaan ympyrälevyksi, josta lopulta muodostuvat planeetat.
Pyöreistä levyistä on muita kuvia, mutta niiden ottaminen on ollut haastavaa. Minkä tahansa määrän yksityiskohtien kuvaamiseksi levyillä on estettävä tähden valo levyn keskellä. Sieltä SPHERE tulee sisään.
SPHERE lisättiin ESO: n erittäin suureen teleskooppiin vuonna 2014. Sen päätehtävänä on kuvata eksoplaneetteja suoraan, mutta sillä on myös kyky kaapata kuvia ympyrälaitteista. Tätä varten se erottaa kahden tyyppisen valon: polarisoidun ja polarisoimattoman.
Suoraan tähdeltä tuleva valo - näissä kuvissa nuori tähti, jota edelleen ympäröi ympyrälautaslevy - ei ole polarisoitunut. Mutta heti, kun tähtivalo on sironnut levyn materiaalista, valo muuttuu polarisoituneeksi. SPHERE pystyy erottamaan nämä kaksi valotyyppiä, kuten nimensä osoittaa, ja eristämään vain valon levyltä. Näin instrumentti vangitsee niin kiehtovat kuvat levyistä.
Siitä lähtien, kun kävi selväksi, että eksoplaneetat eivät ole harvinaisia ja että suurimmalla osalla tähtiä - ehkä kaikilla tähtiä - on planeettoja, jotka kiertävät niitä, aurinkokunnan muodostumisen ymmärtämisestä on tullut kuuma aihe. Ongelmana on ollut, että emme oikeastaan näe sen tapahtuvan reaaliajassa. Voimme tarkastella omaa aurinkokuntamme ja muita täysin muodostuneita aurinkokuntamme ja tehdä arvauksia siitä, kuinka ne muodostuivat. Mutta planeetan muodostuminen on piilotettu niiden ympyrämäisten levyjen sisään. Näihin levyihin tutustuminen on ratkaisevan tärkeää, jotta ymmärretään yhteys itse levyn ominaisuuksien ja järjestelmään muodostuvien planeettojen välillä.
Tässä kokoelmassa kuvatut levyt ovat lähinnä tutkimusta nimeltä DARTTS-S (levyt ARound T Tauri Stars with SPHERE). T Tauri-tähdet ovat alle 10 miljoonan vuoden ikäisiä nuoria tähtiä. Tässä iässä planeetat ovat edelleen muodostumisprosessissa. Tähdet ovat 230 - 550 valovuoden päässä maasta. Tähtitieteellisesti se on melko lähellä. Tähtien sokaiseva kirkas valo tekee levyjen heikon valon sieppaamisen kuitenkin erittäin vaikeaksi.
Yksi kuvista ei ole T Tauri -tähti eikä ole DARTTS-S-tutkimuksesta. Ylhäällä olevan kuvan GSC 07396-00759 ympärillä oleva levy on tosiasiassa SHINE (SpHere INfrared Survey for Exoplanets) -tutkimuksesta, vaikka itse kuvat otettiin SPHERE: llä. GSC 07396-00759 on punainen tähti, joka on osa monen tähden järjestelmää, joka oli osa DARTTS-S-tutkimusta. Hämmentävää on, että punainen tähti on saman ikäinen kuin T TAURI-tähti samassa järjestelmässä, mutta punaisen tähden ympärillä oleva rengas on paljon kehittyneempi. Miksi kaksi saman ikäistä tähtiä ympäröivää levyä ovat niin erilaisia toisistaan aika-asteikolla ja evoluutio on palapeli, ja se on yksi syy siihen, miksi tähtitieteilijät haluavat tutkia näitä levyjä paljon tarkemmin.
Voimme tutkia omaa aurinkokuntamme ja tarkastella planeettojen ja asteroidihihnan ja Kuiperin hihnan sijainteja ja ominaisuuksia. Tästä voimme yrittää arvata, kuinka se kaikki muodostui, mutta ainoa mahdollisuutemme ymmärtää, kuinka se kaikki yhdistyi, on katsoa muita nuorempia aurinkojärjestelmiä niiden muodossa.
SPHERE-instrumentti ja muut tulevat instrumentit, kuten James Webbin avaruusteleskooppi, antavat meille mahdollisuuden tutkia muiden tähtijen ympärillä olevia ympyrälevyjä ja kiusata planeettojen muodostumisen yksityiskohtia. Nämä uudet SPHEREn kuvat ovat houkutteleva maku yksityiskohdista ja monimuotoisuudesta, jonka voimme odottaa näkevän.
