รุ่น Beta Pictoris ที่ถูกต้องตามหลักวิทยาศาสตร์และดิสก์ คลิกเพื่อดูภาพขยาย
ดิสก์ของก๊าซและฝุ่นที่ล้อมรอบดาวฤกษ์แรกเกิดนั้นเรียกว่าดิสก์โปรโต - ดาวเคราะห์ ซึ่งคิดว่าเป็นภูมิภาคที่ดาวเคราะห์จะก่อตัวขึ้นในที่สุด ดิสก์เหล่านี้จะหายไปเมื่อดาวสุกใหญ่ แต่ดาวบางดวงก็ยังสามารถมองเห็นได้ด้วยก้อนเมฆของวัตถุรอบตัวพวกเขาที่เรียกว่าดิสก์เศษ หนึ่งในสิ่งที่มีชื่อเสียงที่สุดคือดิสก์โดยรอบ Beta Pictoris ซึ่งอยู่ห่างออกไปเพียง 60 ปีแสง
ดาวเคราะห์ก่อตัวในดิสก์ของก๊าซและฝุ่นที่ล้อมรอบดาวฤกษ์เกิดใหม่ ดิสก์ดังกล่าวเรียกว่าดิสก์โปรโต - ดาวเคราะห์ ฝุ่นในดิสก์เหล่านี้กลายเป็นดาวเคราะห์หินเช่นโลกและแกนด้านในของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์อย่างดาวเสาร์ ฝุ่นนี้ยังเป็นที่เก็บขององค์ประกอบที่เป็นพื้นฐานของชีวิต
ดิสก์โปรโต - ดาวเคราะห์หายไปเมื่อดาวโตเต็มที่ แต่ดาวฤกษ์ส่วนมากมีสิ่งที่เรียกว่าดิสก์เศษ นักดาราศาสตร์ตั้งสมมติฐานว่าเมื่อวัตถุเช่นดาวเคราะห์น้อยและดาวหางเกิดจากดิสก์โปรโต - ดาวเคราะห์การชนในหมู่พวกมันสามารถสร้างดิสก์ฝุ่นรองได้
ตัวอย่างที่รู้จักกันดีที่สุดของดิสก์ฝุ่นนั้นคือดาวฤกษ์ดวงที่สองที่สว่างที่สุดในกลุ่มดาวพิคเตอร์ซึ่งมีความหมายว่า "ขาตั้งของจิตรกร" ดาวนี้เรียกว่า Beta Pictoris หรือ Beta Pic เป็นเพื่อนบ้านที่ใกล้ชิดกับดวงอาทิตย์มากเพียงหกสิบปีแสงจึงง่ายต่อการศึกษาในรายละเอียดที่ดี
Beta Pic นั้นสว่างกว่าดวงอาทิตย์เป็นสองเท่า แต่แสงจากดิสก์นั้นเบากว่ามาก นักดาราศาสตร์ Smith และ Terrile เป็นคนแรกที่ตรวจจับแสงสลัวนี้ในปี 1984 โดยการปิดกั้นแสงจากดาวเองโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า coronagraphy ตั้งแต่นั้นมานักดาราศาสตร์หลายคนได้สังเกตดิสก์ Beta Pic โดยใช้เครื่องมือที่ดีกว่าและกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและอวกาศเพื่อทำความเข้าใจรายละเอียดแหล่งกำเนิดของดาวเคราะห์และชีวิต
ทีมนักดาราศาสตร์จากหอดูดาวแห่งชาติแห่งญี่ปุ่นมหาวิทยาลัยนาโกย่าและมหาวิทยาลัยฮอกไกโดได้รวมเทคโนโลยีหลายอย่างเข้าด้วยกันเป็นครั้งแรกเพื่อให้ได้ภาพโพลาไรซ์อินฟราเรดของดิสก์ Beta Pic ที่มีความละเอียดดีกว่าและคมชัดสูงกว่าที่เคยเป็นมา กล้องโทรทรรศน์ซูบารุที่มีกระจกเงาขนาดใหญ่ 8.2 เมตร, เทคโนโลยีออพติคแบบปรับได้และอิมเมจโคโรนากราฟที่สามารถถ่ายภาพแสงที่มีโพลาไรเซชันที่แตกต่างกัน
กล้องโทรทรรศน์รูรับแสงขนาดใหญ่โดยเฉพาะอย่างยิ่งคุณภาพการถ่ายภาพที่ยอดเยี่ยมของ Subaru ทำให้แสงสลัวสามารถมองเห็นได้ที่ความละเอียดสูง เทคโนโลยีเลนส์แบบปรับอัตโนมัติช่วยลดผลกระทบที่เกิดจากการบิดเบือนของแสงบนชั้นบรรยากาศของโลก Coronagraphy เป็นเทคนิคในการบล็อกแสงจากวัตถุที่สว่างเช่นดาวเพื่อที่จะเห็นวัตถุที่อยู่ใกล้มันเช่นดาวเคราะห์และฝุ่นรอบดาวฤกษ์ โดยการสังเกตแสงโพลาไรซ์แสงสะท้อนนั้นสามารถแยกได้จากแสงที่มาจากแหล่งกำเนิดโดยตรง โพลาไรซ์ยังมีข้อมูลเกี่ยวกับขนาดรูปร่างและการจัดแนวของแสงสะท้อนฝุ่น
ด้วยการรวมกันของเทคโนโลยีนี้ทีมประสบความสำเร็จในการสังเกต Beta Pic ในแสงอินฟราเรดสองไมโครมิเตอร์ในความยาวคลื่นที่ความละเอียดหนึ่งในห้าของวินาที ความละเอียดนี้สอดคล้องกับความสามารถในการมองเห็นข้าวแต่ละเมล็ดจากที่อยู่ห่างออกไปหนึ่งไมล์หรือเมล็ดมัสตาร์ดจากที่ห่างออกไปหนึ่งกิโลเมตร การบรรลุความละเอียดนี้แสดงถึงการปรับปรุงอย่างมากเมื่อเทียบกับการสำรวจเชิงขั้วก่อนหน้านี้จากปี 1990 ที่มีความละเอียดเพียงประมาณหนึ่งและครึ่งอาร์ค
ผลลัพธ์ใหม่แนะนำอย่างยิ่งว่าดิสก์ของ Beta Pic มีดาวเคราะห์ดาวเคราะห์หรือวัตถุคล้ายดาวหางที่ชนกันเพื่อสร้างฝุ่นที่สะท้อนแสงดาว
โพลาไรเซชันของแสงที่สะท้อนจากดิสก์สามารถเปิดเผยคุณสมบัติทางกายภาพของดิสก์เช่นองค์ประกอบขนาดและการกระจาย ภาพของแสงความยาวคลื่นทั้งสองไมโครมิเตอร์แสดงโครงสร้างบาง ๆ ของดิสก์ที่มีความยาวเกือบเท่าขอบที่มองเห็น โพลาไรเซชันของแสงแสดงให้เห็นว่าสิบเปอร์เซ็นต์ของแสงไมโครมิเตอร์สองขั้วนั้น รูปแบบของโพลาไรซ์บ่งชี้ว่าแสงนั้นเป็นภาพสะท้อนของแสงที่เกิดจากดาวกลาง
การวิเคราะห์ว่าความสว่างของดิสก์เปลี่ยนไปอย่างไรกับระยะทางจากส่วนกลางแสดงให้เห็นว่าความสว่างลดลงทีละน้อยด้วยการสั่นเล็กน้อย ความผันผวนของความสว่างเล็กน้อยสอดคล้องกับความหนาแน่นของดิสก์ในรูปแบบต่างๆ คำอธิบายที่เป็นไปได้มากที่สุดคือบริเวณที่หนาแน่นกว่านั้นตรงกับตำแหน่งที่ดาวเคราะห์เกิดการชนกัน โครงสร้างที่คล้ายกันนี้เคยเห็นใกล้ดาวฤกษ์มากขึ้นในการสำรวจก่อนหน้านี้ที่ความยาวคลื่นที่ยาวนานขึ้นโดยใช้กล้องอินฟราเรดและสเปกโตรกราฟกราฟ (COMICS) และเครื่องมืออื่น ๆ ของซูบารุ
การวิเคราะห์ที่คล้ายกันว่าปริมาณโพลาไรเซชันเปลี่ยนไปอย่างไรกับระยะทางจากดาวแสดงการลดลงของโพลาไรเซชั่นที่ระยะทางหนึ่งร้อยหน่วยทางดาราศาสตร์ (หน่วยทางดาราศาสตร์คือระยะทางระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์) สิ่งนี้สอดคล้องกับตำแหน่งที่ความสว่างลดลงซึ่งบอกว่าระยะทางจากดาวฤกษ์มีดาวเคราะห์น้อยกว่า
ขณะที่ทีมตรวจสอบแบบจำลองของดิสก์ Beta Pic ที่สามารถอธิบายได้ทั้งข้อสังเกตใหม่และเก่าพวกเขาพบว่าฝุ่นในดิสก์เบต้าของ Pic มีขนาดใหญ่กว่าเม็ดฝุ่นทั่วไปถึงสิบเท่า ดิสก์ฝุ่น Beta Pics อาจทำจากกลุ่มฝุ่นและน้ำแข็งขนาดเท่าไมโครเมตรเช่นกระต่ายฝุ่นขนาดจิ๋วที่มีแบคทีเรีย
ผลลัพธ์เหล่านี้ร่วมกันเป็นหลักฐานที่ชัดเจนว่าแผ่นดิสก์ที่ล้อมรอบ Beta Pic นั้นสร้างขึ้นจากการก่อตัวและการชนกันของดาวเคราะห์ ระดับรายละเอียดของข้อมูลใหม่นี้ทำให้เราเข้าใจสภาพแวดล้อมที่ดาวเคราะห์ก่อตัวและพัฒนา
Motohide Tamura ผู้นำทีมกล่าวว่า“ มีคนเพียงไม่กี่คนที่สามารถศึกษาแหล่งกำเนิดของดาวเคราะห์โดยการสังเกตแสงโพลาไรซ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่านี่เป็นแนวทางที่คุ้มค่า เราวางแผนที่จะขยายการวิจัยของเราไปยังดิสก์อื่นเพื่อให้ได้ภาพที่ครอบคลุมว่าฝุ่นเปลี่ยนเป็นดาวเคราะห์ได้อย่างไร”
ผลลัพธ์เหล่านี้ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal ฉบับวันที่ 20 เมษายน 2549
สมาชิกในทีม: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (มหาวิทยาลัยนาโกย่า, สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย), Hiroshi Kimura, Tetsuo Yamamoto (มหาวิทยาลัยฮอกไกโด)
งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนจากกระทรวงศึกษาธิการวัฒนธรรมกีฬาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของญี่ปุ่นผ่านการให้ความช่วยเหลือด้านการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในพื้นที่สำคัญสำหรับ“ การพัฒนาวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ”
แหล่งต้นฉบับ: NAOJ News Release
