Model Beta Pictoris dan cakera yang tepat secara saintifik. Klik untuk membesarkan
Cakera gas dan habuk yang mengelilingi bintang yang baru lahir dikenali sebagai cakera proto-planet; yang dianggap kawasan di mana planet akhirnya akan terbentuk. Cakera ini hilang ketika bintang matang, tetapi beberapa bintang masih dapat dilihat dengan awan bahan di sekelilingnya yang disebut cakera serpihan. Salah satu yang paling terkenal ialah cakera di sekitar Beta Pictoris, yang terletak hanya 60 tahun cahaya.
Planet terbentuk dalam cakera gas dan habuk yang mengelilingi bintang yang baru dilahirkan. Cakera semacam itu disebut cakera proto-planet. Debu di cakera ini menjadi planet berbatu seperti Bumi dan inti planet gas gergasi seperti Saturnus. Debu ini juga merupakan tempat penyimpanan unsur-unsur yang menjadi asas kehidupan.
Cakera proto-planet hilang ketika bintang matang, tetapi banyak bintang mempunyai apa yang disebut cakera serpihan. Ahli astronomi membuat hipotesis bahawa apabila objek seperti asteroid dan komet dilahirkan dari cakera proto-planet, perlanggaran di antara mereka dapat menghasilkan cakera debu sekunder.
Contoh yang paling terkenal dari cakera debu seperti itu adalah yang mengelilingi bintang paling terang kedua dalam buruj Pictor, yang bermaksud "easel pelukis". Bintang ini, yang dikenali sebagai Beta Pictoris atau Beta Pic, adalah tetangga Matahari yang sangat dekat, hanya enam puluh tahun cahaya, dan oleh itu mudah dikaji dengan terperinci.
Beta Pic dua kali lebih terang dari Matahari, tetapi cahaya dari cakera jauh lebih samar. Ahli astronomi Smith dan Terrile adalah yang pertama mengesan cahaya samar ini pada tahun 1984, dengan menyekat cahaya dari bintang itu sendiri menggunakan teknik yang disebut coronagraphy. Sejak itu, banyak ahli astronomi memerhatikan cakera Beta Pic menggunakan instrumen yang lebih baik dan teleskop tanah dan ruang angkasa untuk memahami secara terperinci tempat kelahiran planet, dan oleh itu kehidupan.
Pasukan ahli astronomi dari National Astronomical Observatory of Japan, Nagoya University dan Hokkaido University menggabungkan beberapa teknologi untuk pertama kalinya untuk mendapatkan gambar polarisasi inframerah cakera Beta Pic dengan resolusi yang lebih baik dan kontras yang lebih tinggi daripada sebelumnya: teleskop apertur besar ( teleskop Subaru, dengan cermin utama 8,2 meter yang besar), teknologi optik adaptif, dan pencitraan koronagraphik yang mampu mengambil gambar cahaya dengan polarisasi yang berbeza (Subaru's Coronagraphic Imager with Adaptive Optics, CIAO).
Teleskop aperture besar, terutama dengan kualiti pengimejan Subaru yang hebat, membolehkan cahaya samar dapat dilihat pada resolusi tinggi. Teknologi optik adaptif mengurangkan kesan memutarbelitkan atmosfera bumi terhadap cahaya, yang membolehkan pemerhatian resolusi lebih tinggi. Coronagraphy adalah teknik untuk menyekat cahaya dari objek terang seperti bintang, untuk melihat objek yang lebih lemah di dekatnya, seperti planet dan debu yang mengelilingi bintang. Dengan memerhatikan cahaya yang terpolarisasi, cahaya yang dipantulkan dapat dibezakan dari cahaya yang datang langsung dari sumber asalnya. Polarisasi juga mengandungi maklumat mengenai ukuran, bentuk, dan penjajaran debu yang memantulkan cahaya.
Dengan gabungan teknologi ini, pasukan berjaya mengamati Beta Pic dalam cahaya inframerah dua mikrometer dalam panjang gelombang pada resolusi seperlima detik. Ketetapan ini sesuai dengan melihat sebiji butir beras individu dari jarak satu batu atau biji sawi dari jarak satu kilometer. Mencapai resolusi ini menunjukkan peningkatan yang besar berbanding pemerhatian polarimetri sebelumnya yang serupa dari tahun 1990-an yang hanya mempunyai resolusi sekitar satu setengah saat.
Hasil baru menunjukkan bahawa cakera Beta Pic mengandungi gambar planet, objek asteroid atau komet, yang bertembung untuk menghasilkan habuk yang memantulkan cahaya bintang.
Polarisasi cahaya yang dipantulkan dari cakera dapat mendedahkan sifat fizikal cakera seperti komposisi, ukuran, dan taburan. Gambar semua cahaya panjang gelombang dua mikrometer menunjukkan struktur cakera nipis panjang yang hampir kelihatan. Polarisasi cahaya menunjukkan bahawa sepuluh peratus daripada dua mikrometer cahaya terpolarisasi. Pola polarisasi menunjukkan bahawa cahaya adalah pantulan cahaya yang berasal dari bintang tengah.
Analisis bagaimana kecerahan cakera berubah dengan jarak dari pusat menunjukkan penurunan kecerahan secara beransur-ansur dengan ayunan kecil. Sedikit ayunan dalam kecerahan sesuai dengan variasi ketumpatan cakera. Penjelasan yang paling mungkin adalah bahawa kawasan yang lebih padat sesuai dengan tempat planetesim berlanggar. Struktur serupa telah dilihat lebih dekat dengan bintang dalam pemerhatian sebelumnya pada panjang gelombang yang lebih panjang menggunakan Subaru's COoled Mid-Infrared Camera and Spectrograph (COMICS) dan instrumen lain.
Analisis serupa mengenai bagaimana jumlah polarisasi berubah dengan jarak dari bintang menunjukkan penurunan polarisasi pada jarak seratus unit astronomi (satu unit astronomi adalah jarak antara Bumi dan Matahari). Ini sesuai dengan lokasi di mana kecerahannya juga berkurang, menunjukkan bahawa pada jarak ini dari bintang, terdapat sedikit planet.
Semasa pasukan menyiasat model cakera Beta Pic yang dapat menjelaskan pemerhatian baru dan lama, mereka mendapati bahawa debu di cakera Beta Pic lebih dari sepuluh kali lebih besar daripada butiran habuk antarbintang. Cakera debu Beta Pics mungkin dibuat daripada gumpalan debu dan ais yang berukuran mikrometer seperti kelinci debu saiz bakteria kecil.
Bersama-sama, hasil ini memberikan bukti yang sangat kuat bahawa cakera di sekitar Beta Pic dihasilkan oleh pembentukan dan perlanggaran planetesimals. Tahap terperinci maklumat baru ini memantapkan pemahaman kita tentang persekitaran di mana planet-planet terbentuk dan berkembang.
Motohide Tamura yang memimpin pasukan itu mengatakan, "hanya sedikit orang yang dapat mempelajari tempat kelahiran planet dengan melihat cahaya terpolarisasi dengan teleskop besar. Hasil kajian kami menunjukkan bahawa ini adalah pendekatan yang sangat bermanfaat. Kami merancang untuk memperluas penyelidikan kami ke cakera lain, untuk mendapatkan gambaran menyeluruh tentang bagaimana debu berubah menjadi planet. "
Hasil ini diterbitkan dalam edisi 20 April 2006, Jurnal Astrophysical.
Ahli Pasukan: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (Universiti Nagoya, Institut Teknologi California), Hiroshi Kimura, Tetsuo Yamamoto (Universiti Hokkaido)
Penyelidikan ini disokong oleh Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Sukan, Sains dan Teknologi Jepun melalui Hibah-Bantuan untuk Penyelidikan Ilmiah di Bidang Keutamaan untuk "Pengembangan Ilmu Planet Ekstra-suria."
Sumber Asal: Siaran Berita NAOJ
