ดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์ที่ถูกบิดเบือนโดยสหายที่ซ่อนอยู่

ภาพใหม่ของดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ที่ค่อนข้างใกล้เคียงซึ่งถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์ Subaru บน Mauna Kea แสดงรูปโค้งของกล้วยที่ล้อมรอบแกนกลาง คำอธิบายที่เป็นไปได้มากที่สุดสำหรับส่วนโค้งเหล่านี้คือมีวัตถุอื่นที่โคจรรอบดาวฤกษ์ ไม่ว่าจะเป็นดาวข้างเคียงหรือดาวเคราะห์ขนาดใหญ่และปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงของดาวข้างนี้กำลังบิดเบือนดิสก์ของวัตถุ ดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์ที่เรียกว่า HT142527 อยู่ห่างจากโลกออกไป 650 ปีแสง

การสำรวจดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์อายุน้อยโดยนักดาราศาสตร์ทั้งสองทีมโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ซูบารุที่ Mauna Kea ได้นำไปสู่การค้นพบที่ไม่คาดคิดของส่วนโค้งรูปกล้วยสองอันที่หันหน้าเข้าหากันและกัน ดิสก์ซึ่งล้อมรอบดาวฤกษ์ HD142527 นั้นก็แสดงช่องว่างที่อาจเป็นแหล่งกำเนิดของดาวเคราะห์ที่อลหม่านและส่วนโค้งยาวที่อาจก่อตัวขึ้นในระหว่างการเผชิญหน้ากับเพื่อนบ้านที่เป็นดารา การค้นพบนี้เพิ่มความหลากหลายให้กับความหลากหลายที่น่าประหลาดใจของรูปร่างดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ - ตั้งแต่โดนัทไปจนถึงเกลียว - นักดาราศาสตร์กำลังค้นหาเมื่อพวกเขาศึกษาบริเวณกำเนิดของดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์อื่น

นักดาราศาสตร์ใช้เครื่องมือสองแบบที่แตกต่างกันใน Subaru เพื่อสังเกตดิสก์รอบ HD 142527 ทีมจากมหาวิทยาลัยนาโกย่าหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์แห่งชาติของญี่ปุ่น / บัณฑิตวิทยาลัยเพื่อการศึกษาขั้นสูง (NAOJ / Sokendai) และมหาวิทยาลัย Kobe สังเกตดิสก์โปรโตเนียลเนชัน ด้วย Adaptive Optics (CIAO) ในระยะใกล้อินฟราเรดที่ 1.65 และ 2.2 ไมครอนที่ความละเอียด 0.13 อาร์ควินาที สิ่งนี้ทำให้ทีมสามารถดูรายละเอียดของดิสก์ในระดับใกล้เคียงกับวงโคจรของดาวยูเรนัสและเนปจูนในระบบสุริยะของเราเอง เทคโนโลยีเลนส์แบบปรับได้ลดผลกระทบจากชั้นบรรยากาศของโลกเพื่อลดคุณภาพของภาพ Coronagraphy ซึ่งซ่อนดาวฤกษ์หลักไว้เพื่อทำให้วัสดุที่อยู่รอบตัวมันง่ายต่อการตรวจจับนอกจากนี้ยังช่วยให้การสำรวจที่ประสบความสำเร็จ

การสำรวจอีกชุดหนึ่งที่ทำโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโตเกียวสำนักงานสำรวจอวกาศญี่ปุ่น (JAXA), NAOJ / Sokendai และมหาวิทยาลัย Ibaraki มุ่งเน้นไปที่ดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดกลาง 18.8 และ 24.5 ไมครอนโดยใช้กล้อง Cool-Mid-Infrared ของ Subaru และสเปกโตรกราฟ (COMICS) ภาพที่มีความละเอียดเชิงพื้นที่ 0.5 อาร์ควินาทีและ 0.6 อาร์เซคอนวินาทีแสดงการแผ่รังสีที่ปล่อยออกมาจากดิสก์ออกไปมากกว่า 100 หน่วยทางดาราศาสตร์หรือระยะทางระหว่างดาวเนปจูนและดวงอาทิตย์สามเท่า นี่เป็นครั้งแรกที่มีการตรวจพบดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ในช่วงกลางอินฟราเรดจนถึงระยะดังกล่าว

การสำรวจช่วงกลางอินฟราเรดนั้นขยายเข้าใกล้ดาวฤกษ์มากขึ้นและเผยให้เห็นช่องว่างที่ชัดเจนระหว่างโครงสร้างแยกสองแบบ: ดิสก์คอมแพคประมาณ 80 หน่วยในรัศมีและดิสก์ขยายที่สะท้อนรูปร่างกล้วยที่แยกกันในการสำรวจอินฟราเรดใกล้และ เอื้อมมือไปที่รัศมี 170 หน่วยดาราศาสตร์ สำหรับภาพทั้งใกล้อินฟราเรดและกลางอินฟราเรดความแตกต่างของความสว่างในด้านตรงข้ามของดิสก์เสริมนั้นเกิดจากการเอียงของดิสก์ ด้านที่อยู่ห่างจากเรายิ่งกว่าในช่วงใกล้อินฟราเรด ในช่วงกลางอินฟราเรดจะสว่างขึ้น

การสำรวจอินฟราเรดกลางยังแสดงให้เห็นทั้งขนาดของฝุ่นละอองในดิสก์และอุณหภูมิ จากข้อมูลนี้ทีมสามารถระบุได้ว่าเม็ดฝุ่นในดิสก์กำลังเติบโตเป็นขนาดที่ใหญ่กว่าปกติซึ่งเป็นฝุ่นที่พบระหว่างดาวฤกษ์

ก่อนที่จะได้ภาพที่มีรายละเอียดเหล่านี้นักดาราศาสตร์คาดว่าจะพบดิสก์ที่ราบเรียบรอบดาวฤกษ์อายุน้อย กระนั้นการสำรวจดิสก์รอบดาวฤกษ์ล่าสุด GG Tauri และ AB Aurigae ได้เปลี่ยนภาพ GG Tauri มีดิสก์รูปโดนัทและดิสก์รอบ ๆ AB Aurigae นั้นเป็นรูปเกลียวอย่างชัดเจน การก่อสร้าง "Banana split" ของ HD142527 ในตอนนี้ดูเหมือนจะเป็นความแตกต่างในรูปแบบของดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์ที่หลากหลาย

คำอธิบายที่เป็นไปได้มากที่สุดสำหรับรูปร่าง“ Banana-split” ของ HD 142527 คือการมีวัตถุอื่นที่โคจรรอบดาวฤกษ์ดาวฤกษ์สหายที่หรี่ลงมากหรืออาจเป็นดาวเคราะห์ ส่วนโค้งที่ยืดออกนั้นน่าจะเกิดจากแรงดึงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ที่ผ่านไปในช่วงพันปีที่ผ่านมา เนื่องจากนักดาราศาสตร์คาดว่าดาวส่วนใหญ่จะเกิดในกลุ่มพร้อมกับดาวอื่น ๆ คุณลักษณะหลายอย่างของดิสก์ที่สร้างขึ้นใหม่ของ HD142427 อาจเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับดาวฤกษ์อื่นที่เกิดมาพร้อมกับสหาย

ภาพใหม่เป็นภาพแรกของดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ HD142527 ที่เคยได้รับและเป็นหนึ่งในตัวอย่างน้อยมากที่ประสบความสำเร็จในการถ่ายภาพโดยตรงของดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์จากกล้องโทรทรรศน์โลก HD142527 อยู่ห่างจากโลกออกไปเพียง 650 ปีแสงแม้จะอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ แต่ความวุ่นวายในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ของเราเองทำให้ภาพที่ชัดเจนของดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ที่จาง ๆ นั้นยากมาก
ได้รับ การสังเกตการณ์ที่ประสบความสำเร็จซึ่งนำไปสู่ผลลัพธ์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับขนาดความมั่นคงและตำแหน่งของกล้องโทรทรรศน์ซูบารุและเครื่องมือของมันรวมถึงการใช้เลนส์ที่ปรับได้และเทคโนโลยีโครโนกราฟติค

ดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์และข้อดีของการสังเกตด้วยแสงอินฟราเรด
เพื่อให้เข้าใจว่าดาวเคราะห์ก่อตัวอย่างไรจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์ การสะสมของก๊าซและฝุ่นเหล่านี้ล้อมรอบดาวอายุน้อยและเป็นแหล่งกำเนิดของดาวเคราะห์ เมื่อดาวฤกษ์เกิดและเติบโตขึ้นดิสก์จะก่อตัวจากวัสดุชนิดเดียวกับดาวฤกษ์ที่มีส่วนประกอบของฝุ่นขนาดเล็ก

เมื่อเวลาผ่านไปฝุ่นในดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ก็จะรวมตัวกันเป็นวัตถุขนาดใหญ่ ชนกันเพื่อก่อตัวเป็นดาวเคราะห์ เมื่อเร็ว ๆ นี้นักดาราศาสตร์ได้สำรวจดาวที่มีอายุประมาณหนึ่งล้านปีเพื่อทำความเข้าใจสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยฝุ่นซึ่งดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้น การสำรวจด้วยอินฟราเรดเป็นเครื่องมือที่ทรงพลังโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่จะช่วยจำแนกลักษณะโครงสร้างที่มีรายละเอียดรอบดาวฤกษ์เหล่านั้น

ดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์เปล่งแสงในช่วงความยาวคลื่นจำนวนมากรวมถึงความยาวคลื่นที่มองเห็นได้อินฟราเรดและมิลลิเมตร ความยาวคลื่นอินฟราเรดมีข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างอุณหภูมิและคุณสมบัติทางกายภาพอื่น ๆ ของดิสก์และฝุ่นละออง แต่ถึงแม้จะมีการสังเกตด้วยอินฟราเรดก็ยังมีความท้าทายในการสังเกต ดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์มีลักษณะเป็นลมเมื่อเปรียบเทียบกับดาวฤกษ์ที่ล้อมรอบดังนั้นการได้ภาพของพวกมันอาจเป็นเรื่องยาก

ดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์สะท้อนแสงอินฟราเรดใกล้จากดาวกลาง ด้วยการใช้เทคโนโลยี adaptive-optics การสังเกตใกล้อินฟราเรดสามารถเปิดเผยโครงสร้างรายละเอียดของดิสก์ที่ความละเอียดสูง อย่างไรก็ตามเนื่องจากแสงไม่ได้มาจากดิสก์โดยตรงมันจึงไม่เก็บข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิและความหนาแน่นของดิสก์

เมื่อความยาวคลื่นกลางอินฟราเรดยาวขึ้นความละเอียดจะลดลง แต่แสงที่เปล่งออกมาจากดิสก์นั้นสามารถสังเกตได้เพื่อรับข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิของดิสก์ เนื่องจากดาวฤกษ์กลางยังจางกว่าในช่วงความยาวคลื่นที่ยาวกว่าจึงเป็นเรื่องง่ายที่จะศึกษาบริเวณที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์ที่มีความยาวคลื่นช่วงกลางอินฟราเรดมากขึ้น การรวมการสังเกตที่ความยาวคลื่นทั้งใกล้และกลางอินฟราเรดให้ภาพที่ครอบคลุมมากขึ้นของดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์

ผลลัพธ์เหล่านี้ได้รับการตีพิมพ์ในวันที่ 10 มกราคม 2549 และวันที่ 20 มิถุนายน 2549 ฉบับวารสาร Astrophysical (ApJ 636: L153 และ ApJ 644: L133)

งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนจากกองทุนสนับสนุนการวิจัยกระทรวงศึกษาธิการวัฒนธรรมกีฬาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของญี่ปุ่นสำหรับพื้นที่การวิจัยเฉพาะสำหรับ“ การพัฒนางานวิจัยดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะแสงอาทิตย์”

ที่มาต้นฉบับ: ข่าว Subaru