Η καλύτερη εικόνα του ALMA για έναν πρωτοπλανητικό δίσκο μέχρι σήμερα. Αυτή η εικόνα του κοντινού νεαρού αστεριού TW Hydrae αποκαλύπτει τους κλασικούς δακτυλίους και τα κενά που υποδηλώνουν ότι οι πλανήτες σχηματίζονται σε αυτό το σύστημα. Credit: S. Andrews (Harvard-Smithsonian CfA); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Το TW Hydrae είναι ένα ιδιαίτερο αστέρι. Βρίσκεται 175 έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό της Ύδρας το Νεροφίδι και βρίσκεται στο κέντρο ενός πυκνού δίσκου αερίου και σκόνης που οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι μοιάζει με το ηλιακό μας σύστημα όταν ήταν μόλις 10 εκατομμυρίων ετών. Ο δίσκος είναι απίστευτα καθαρός στις εικόνες που γίνονται με τη χρήση του Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) στη Χιλή, η οποία χρησιμοποιεί 66 ραδιοτηλεσκόπια ευαίσθητα στο φως λίγο πιο πέρα από αυτό του υπέρυθρου. Απλωμένη σε περισσότερα από 9 μίλια (15 χιλιόμετρα), η συστοιχία ALMA λειτουργεί ως ένα γιγαντιαίο ενιαίο τηλεσκόπιο που μπορεί να κάνει εικόνες 10 φορές πιο ευκρινείς ακόμη και από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble.
Αυτή η φωτογραφία των κεραιών ALMA στο οροπέδιο Chajnantor στη Χιλή, πάνω από 16.000 πόδια (5.000 μέτρα) πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, τραβήχτηκε λίγες μέρες πριν από την έναρξη του ALMA Early Science και δείχνει μόνο ένα σύμπλεγμα από τα 66 πιάτα. Το ALMA βλέπει τον ουρανό μέσα φως υπο χιλιοστού , ένα κομμάτι του φάσματος αόρατο στο ανθρώπινο μάτι που βρίσκεται ανάμεσα στα υπέρυθρα και τα ραδιοκύματα. Πίστωση: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Garnier (ALMA)
Οι αστρονόμοι παντού στρέφουν τα τηλεσκόπια τους TW Hydrae γιατί είναι το πιο κοντινό βρέφος στον ουρανό. Με ηλικία μεταξύ 5 και 10 εκατομμυρίων ετών, δεν λειτουργεί ακόμη με σύντηξη υδρογόνου, τη διαδικασία με την οποία τα αστέρια μετατρέπουν το υδρογόνο σε ήλιο για να παράγουν ενέργεια. Το TW Hydrae λάμπει από την ενέργεια που απελευθερώνεται καθώς συστέλλεται μέσω της βαρύτητας. Η σύντηξη και το επίσημο αστέρι δεν θα ξεκινήσουν μέχρι να είναι αρκετά πυκνό και αρκετά ζεστό ώστε η σύντηξη να ανάψει στην κοιλιά του.
Εικόνα ALMA του δίσκου που σχηματίζει πλανήτη γύρω από το νεαρό αστέρι TW Hydrae που μοιάζει με ήλιο. Η ένθετη εικόνα (επάνω δεξιά) μεγεθύνει το κενό που βρίσκεται πλησιέστερα στο αστέρι, το οποίο βρίσκεται στην ίδια απόσταση με τη Γη από τον ήλιο και μπορεί να δείχνει μια βρεφική εκδοχή του πλανήτη μας που αναδύεται από τη σκόνη και το αέριο. Τα πρόσθετα ομόκεντρα φωτεινά και σκοτεινά χαρακτηριστικά αντιπροσωπεύουν άλλες περιοχές που σχηματίζουν πλανήτες πιο μακριά στο δίσκο. Πιστώσεις: S. Andrews (Harvard-Smithsonian CfA), ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Τα περισσότερα τα βλέπουμε πρωτοπλανητικοί δίσκοι σε διάφορες γωνίες, αλλά το TW έχει προσανατολισμό πρόσωπο προς τα έξω, όπως φαίνεται από τη Γη, δίνοντας στους αστρονόμους μια σπάνια, χωρίς παραμόρφωση άποψη του πλήρους δίσκου γύρω από το αστέρι. Οι νέες εικόνες δείχνουν εκπληκτικές λεπτομέρειες, αποκαλύπτοντας μια σειρά από ομόκεντρους φωτεινούς δακτυλίους σκόνης που χωρίζονται από σκοτεινά κενά. Υπάρχουν ακόμη και ενδείξεις ότι ένας πλανήτης με τροχιά παρόμοια με τη Γη έχει αρχίσει να καθαρίζει μια τροχιά.
«Προηγούμενες μελέτες με οπτικά και ραδιοτηλεσκόπια επιβεβαιώνουν ότι το TW Hydrae φιλοξενεί έναν εξέχοντα δίσκο με χαρακτηριστικά που υποδηλώνουν έντονα ότι οι πλανήτες αρχίζουν να συνενώνονται», δήλωσε ο Sean Andrews. Κέντρο Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian στο Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης των ΗΠΑ και κύριος συγγραφέας σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε σήμερα στο Astrophysical Journal Letters.
Το μοντέλο (στα αριστερά) ενός πρωτοπλανητικού δίσκου δείχνει ένα νεοσύστατο αστέρι στο κέντρο ενός νέφους σκόνης σε σχήμα πιατιού. Στα δεξιά, ένα κοντινό πλάνο του TW Hydrae που τραβήχτηκε από το ALMA δείχνει ένα κενό περίπου 93 εκατομμύρια μίλια από το κεντρικό αστέρι, υποδηλώνοντας ότι ένας πλανήτης με παρόμοια τροχιά με τη Γη σχηματίζεται εκεί. Πιστωτική: (Αριστερά: L. Calcada). Δεξιά: S. Andrews (Harvard-Smithsonian CfA); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Τα έντονα κενά που εμφανίζονται στις παραπάνω φωτογραφίες βρίσκονται σε απόσταση 1,9 και 3,7 δισεκατομμυρίων μιλίων (3-6 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων) από το κεντρικό αστέρι, παρόμοια με τις μέσες αποστάσεις από τον ήλιο στον Ουρανό και τον Πλούτωνα στο ηλιακό σύστημα. Είναι επίσης πιθανό να είναι τα αποτελέσματα σωματιδίων που ενώθηκαν για να σχηματίσουν πλανήτες, οι οποίοι στη συνέχεια σάρωσαν τις τροχιές τους από σκόνη και αέρια για να σμιλεύσουν το υπόλοιπο υλικό σε καλά καθορισμένες ζώνες. Το ALMA συλλαμβάνει την αμυδρή εκπομπή φωτός υποχιλιοστών που εκπέμπεται από κόκκους σκόνης στο δίσκο, αποκαλύπτοντας λεπτομέρειες τόσο μικρές όσο 93 εκατομμύρια μίλια (150 εκατομμύρια χιλιόμετρα) ή την απόσταση της Γης από τον ήλιο
Αυτή η εικόνα συγκρίνει το μέγεθος του ηλιακού συστήματος με το HL Tauri και τον περιβάλλοντα πρωτοπλανητικό δίσκο του. Αν και το αστέρι είναι πολύ μικρότερο από τον Ήλιο, ο δίσκος γύρω από τον HL Tauri εκτείνεται σχεδόν τρεις φορές πιο μακριά από το αστέρι από τον Ποσειδώνα από τον Ήλιο. Πίστωση: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
«Αυτή είναι η εικόνα με την υψηλότερη χωρική ανάλυση που έγινε ποτέ από πρωτοπλανητικό δίσκο από την ALMA, και αυτό δεν θα ξεπεραστεί εύκολα στο μέλλον!» είπε ο Άντριους.
Προηγούμενες παρατηρήσεις ALMA ενός άλλου συστήματος, HL Tauri , δείχνουν ότι ακόμη και νεότεροι πρωτοπλανητικοί δίσκοι - ηλικίας μόλις 1 εκατομμυρίου ετών - μοιάζουν εντυπωσιακά. Μελετώντας τον παλαιότερο δίσκο TW Hydrae, οι αστρονόμοι ελπίζουν να κατανοήσουν καλύτερα την εξέλιξη του πλανήτη μας και τις προοπτικές για παρόμοια συστήματα σε όλο τον Γαλαξία μας.