Imej baru dari teleskop Subaru Jepun menunjukkan bagaimana bintang muda terdekat mengakhiri masa pertumbuhannya dengan cepat. Jurang terletak kira-kira jarak yang sama dari bintang dengan orbit Saturnus, dan ia memberikan bukti tambahan kepada teori tentang bagaimana cakera bahan berkembang di sekitar bintang muda.
Menggambar bintang muda terdekat yang disebut HD 141569A, ahli astronomi dari Balai Cerap Astronomi Nasional Jepun dan Institut Astronomi Max Planck menggunakan teleskop Subaru di Mauna Kea, Hawai'i, untuk menemui lubang di cakera gas dan debu yang mengelilingi bintang. Kewujudan jurang besar ini, yang berukuran kira-kira ukuran orbit Saturnus, menyokong teori bahawa bintang muda ini mengakhiri masa kanak-kanaknya secara tiba-tiba, dengan mengionkan dan membuang gas di dalam cakera dari mana ia dilahirkan.
Pasukan yang dipimpin oleh Dr. Miwa Goto dan Profesor Tomonori Usuda memanfaatkan resolusi spasial yang luar biasa yang dicapai oleh sistem optik adaptif dan kamera inframerah dan spektrograf (IRCS) di Subaru, untuk menyelesaikan bahagian paling dalam cakera sekitar HD 141569A di garis pelepasan karbon monoksida di bahagian inframerah spektrum elektromagnetik. Cakera itu diketahui wujud dari kajian terdahulu mengenai debu di sekitar bintang. Dengan mengkaji gas, kajian baru berjaya menentukan ukuran penjelasan dalaman di dalam cakera.
Pelepasan dari karbon monoksida (CO) dalam cakera di sekitar HD 141569A, yang terletak sekitar 320 tahun cahaya dari Bumi, meluas hingga jarak lima puluh kali lebih besar dari ukuran orbit Bumi. (Jarak antara Bumi dan Matahari disebut unit astronomi. Dalam sistem suria kita, jejari orbit Neptunus sekitar 30 AU). Secara beransur-ansur menjadi lebih kuat ke arah bahagian dalam yang paling dekat dengan bintang. Pelepasan memuncak pada sekitar 15 AU, kemudian berkurang ke bintang pusat. "Kami sekarang tahu bahawa sedikit gas tetap ada di dalam 11 AU cakera," kata Usuda. "Dengan kata lain, HD 141569A telah sepenuhnya mengembangkan lubang di tengah cakera gas molekulnya yang lebih besar daripada ukuran orbit Saturnus."
"Ukuran lubang itu sangat signifikan", kata Goto, "kerana ia membatasi kemungkinan bagaimana lubang itu berada di tempat pertama."
Secara teorinya, cakera tertentu dapat memiliki rongga dalam yang dibuat dengan penutupan garis di magnetosfera bintang, yang akan memotong cakera. Ini disebut pemotongan magnetosfera dan dapat menjelaskan mengapa terdapat jurang dalam debu. Walau bagaimanapun, ukuran pemotongan harus jauh lebih kecil, sekecil seperseratus unit astronomi, atau kira-kira ukuran bintang itu sendiri, jadi ini tidak dapat menjelaskan pemerhatian sekarang.
Pemusnahan debu oleh radiasi dari bintang dalam proses yang disebut pemejalwapan juga dapat menghasilkan lubang dalam cakera. Sekali lagi, radius yang dijangkakan dari aktiviti tersebut terlalu kecil, sekitar sepersepuluh dari radius orbit Bumi, untuk menjelaskan rongga pusat HD 141569A.
Penjelasan terbaik untuk ukuran rongga pusat HD 141569A berasal dari fakta bahawa ia sesuai dengan jejak graviti bintang. Ini adalah jejari di mana kelajuan bunyi aliran gas terion dari bintang sama dengan halaju pelarian dari bintang. Dengan kata lain, gas di luar jejari graviti boleh bebas keluar dari sistem setelah diionisasi. Gas dalam cakera paling padat pada radius graviti dan menerima lebih banyak sinaran dari bintang pusat daripada bahagian luar. Oleh itu, kehilangan cakera secara besar-besaran melalui penyejatan foto adalah paling berkesan pada radius graviti.
Skala ukuran serupa rongga dalaman cakera HD 141569A dan radius gravitinya, kira-kira 18 unit astronomi, menunjukkan bahawa bukaan dibuat dengan penyejatan foto, gas diionisasi dan ditolak. Ini juga menunjukkan bahawa, secara umum, penyejatan foto sememangnya berkesan untuk mengeluarkan cakera dari sekitar bintang muda walaupun proses lain mungkin juga ada (seperti penumpukan bahan ke dalam gumpalan yang disebut penambahan likat).
Gambaran teori ini bukanlah sesuatu yang baru, tetapi pemerhatian sekarang adalah yang pertama yang memberikan bukti yang jelas untuk menyokong teori ini. Dalam gambar ini, cakera keadaan tidak perlahan menguap dari kawasan yang berdekatan dengan bintang tengah. Sebaliknya, lubang sebesar radius graviti bintang muncul lebih kurang secara tiba-tiba, dan kemudian tumbuh lebih besar sehingga cakera, dan potensi untuk membentuk planet, hilang.
Peranan Cakera Lingkaran
Bintang dilahirkan ketika gas mengumpul di dalam awan molekul. Gas tersebut terutamanya dalam bentuk hidrogen molekul. Kerana gas mempunyai momentum sudut, ia tidak dapat mendarat secara langsung ke permukaan bintang. Sebaliknya, ia membentuk struktur nipis seperti cakera di sekitar bintang, dan perlahan-lahan kehilangan momentum ketika mengorbit bintang dan sehingga bintang akhirnya dapat menariknya. Tanpa "cakera keadaan" seperti itu, bintang tidak dapat mengumpulkan jisim dari awan kelahirannya.
Di luar fungsinya sebagai bekalan gas untuk pembentukan bintang, cakera keadaan juga menyediakan bahan mentah untuk planet. Bahan yang tersisa dari pembentukan bintang secara beransur-ansur melekat, membuat kerikil dan batu. Ini digabungkan untuk membentuk badan yang lebih besar, seperti planetesimals selebar 100 meter. Semua bahan ini terus berputar mengelilingi bintang semasa tumbuh menjadi badan yang lebih besar. Akhirnya, jika keadaan betul, proses penambahan ini menghasilkan planet berbatu yang serupa dengan Bumi.
Kajian pemerhatian terkini mengenai cakera tertentu telah memanfaatkan pelepasan haba dan cahaya yang tersebar dari bahan pepejal dalam cakera. Namun, pada zaman awal keberadaan cakera, pepejal ini hanya merangkumi sekitar satu peratus daripada jumlah jisim cakera. Selebihnya masih dalam fasa gas, dan terutamanya dalam bentuk molekul (seperti karbon monoksida). Melihat cakera dan mengkaji komponen karbon monoksida daripada butiran habuknya, bermaksud kita melihat cakera gas, yang merupakan komponen utama cakera.
Cakera hanya terdapat dalam masa yang singkat sementara bintang pusatnya mengumpulkan gas dari padanya. Untuk memahami bagaimana cakera berkembang, bayangkan bahawa sepanjang hayat bintang itu hanya seratus tahun. Cakera hanya akan wujud dari tiga hari hingga sebulan sebelum hilang sama sekali. Bintang hanya mempunyai satu peluang untuk membentuk sistem planet semasa jangka hayat cakera yang agak pendek. Sekiranya sinaran pengion dari bintang menghalang cakera habuk daripada masuk ke planet sebelum hilang, maka peluang bintang untuk menjadi pusat sistem suria hilang selamanya. Oleh itu, kapan dan bagaimana cakera hilang, mempunyai kesan langsung terhadap kemungkinan pembentukan planet.
Hasil ini akan diterbitkan dalam Jurnal Astrofizik pada akhir 2006 atau awal 2007.
Tajuk Kertas Penyelidikan: Rim Dalam Cakera Molekul Secara Spasial Terpecah dalam Garis Pelepasan CO Inframerah, M. Goto, T. Usuda, C. P. Dullemond, Th. Henning, H. Linz, B. Stecklum, dan H. Suto
Kumpulan Penyelidikan: Miwa Goto (Institut Astronomi Max Planck, Heidelberg, Jerman) Tomonori Usuda (Subaru Teleskop, NAOJ) C. P Dullemong (MPIA) Th. Henning (MPIA) H. Linz (MPIA) B. Stecklum (MPIA) Hiroshi Suto (NAOJ)
Sumber Asal: Siaran Berita Subaru
