Salah satu topik astrofizik yang paling hangat - memburu planet seperti Bumi di sekitar bintang lain - baru sahaja mendapat dorongan penting dari pemerhatian spektrum baru dengan instrumen MIDI di ESO VLT Interferometer (VLTI).
Pasukan ahli astronomi antarabangsa [2] telah memperoleh spektrum habuk inframerah yang unik di kawasan paling dalam cakera proto-planet sekitar tiga bintang muda - sekarang dalam keadaan yang mungkin sangat mirip dengan sistem suria kita dalam pembuatannya, sekitar 4.500 juta tahun yang lalu.
Melaporkan dalam jurnal sains Nature minggu ini, dan terima kasih kepada pandangan interferometri yang tiada tandingannya, tajam dan menembus, mereka menunjukkan bahawa dalam ketiga-tiga bahan tersebut terdapat di tempat yang tepat untuk memulakan pembentukan planet berbatu di bintang-bintang ini.
"Pasir" di kawasan dalam cakera bintang
Matahari lahir kira-kira 4,500 juta tahun yang lalu dari awan gas dan habuk antara bintang yang sejuk dan besar yang runtuh di bawah tarikan graviti sendiri. Cakera berdebu ada di sekitar bintang muda, di mana Bumi dan planet lain, serta komet dan asteroid kemudian terbentuk.
Zaman ini sudah lama berlalu, tetapi kita mungkin masih menyaksikan proses yang sama dengan memerhatikan pancaran inframerah dari bintang-bintang yang sangat muda dan cakera protoplanet berdebu di sekitarnya. Walau bagaimanapun, setakat ini, instrumen yang ada tidak membenarkan kajian mengenai pengedaran komponen habuk yang berlainan dalam cakera tersebut; malah yang paling dekat diketahui terlalu jauh untuk teleskop tunggal terbaik untuk menyelesaikannya. Tetapi sekarang, sebagai Francesco Paresce, Saintis Projek untuk Interferometer VLT dan anggota pasukan dari ESO menjelaskan, “Dengan VLTI kita dapat menggabungkan cahaya dari dua teleskop besar yang dipisahkan dengan baik untuk mendapatkan resolusi sudut yang belum pernah terjadi sebelumnya. Ini membolehkan kami, untuk pertama kalinya, mengintip secara langsung ke kawasan paling dalam cakera di sekitar beberapa bintang muda yang berdekatan, tepat di tempat di mana kita menjangkakan planet seperti Bumi kita terbentuk atau akan terbentuk tidak lama lagi ”.
Secara khusus, pemerhatian interferometrik baru tiga bintang muda oleh pasukan antarabangsa [2], menggunakan kekuatan gabungan dua teleskop VLT 8,2-m yang jaraknya seratus meter, telah mencapai ketajaman gambar yang mencukupi (kira-kira 0.02 arcsec) untuk mengukur pelepasan inframerah dari bahagian dalam cakera sekitar tiga bintang (sepadan dengan ukuran orbit Bumi di sekitar Matahari) dan pelepasan dari bahagian luar cakera tersebut. Spektrum inframerah yang sesuai telah memberikan maklumat penting mengenai komposisi kimia debu di dalam cakera dan juga mengenai ukuran butiran purata.
Pengamatan jejak ini menunjukkan bahawa bahagian dalam cakera sangat kaya dengan butiran silikat kristal ("pasir") dengan diameter rata-rata sekitar 0,001 mm. Mereka terbentuk oleh pembekuan butiran debu amorf yang jauh lebih kecil yang ada di mana-mana di awan antarbintang yang melahirkan bintang dan cakera mereka.
Pengiraan model menunjukkan bahawa butiran kristal harus banyak terdapat di bahagian dalam cakera pada masa pembentukan Bumi. Sebenarnya, meteorit di sistem suria kita sendiri terdiri daripada silikat seperti ini.
Ahli astronomi Belanda, Rens Waters, anggota pasukan dari Institut Astronomi Universiti Amsterdam, sangat bersemangat: “Dengan semua bahan yang ada dan pembentukan biji-bijian yang lebih besar dari debu sudah bermula, pembentukan potongan batu yang lebih besar dan lebih besar dan , akhirnya, planet seperti Bumi dari cakera ini hampir tidak dapat dielakkan! "
Mengubah biji-bijian
Sudah lama diketahui bahawa sebahagian besar debu di cakera di sekitar bintang yang baru lahir terdiri daripada silikat. Di awan kelahiran, debu ini bersifat amorf, iaitu atom dan molekul yang membentuk butiran debu disatukan dengan cara yang kacau, dan biji-bijiannya berbulu dan sangat kecil, biasanya berukuran sekitar 0,0001 mm. Walau bagaimanapun, di dekat bintang muda di mana suhu dan ketumpatannya paling tinggi, zarah-zarah debu dalam cakera tertentu cenderung melekat sehingga butiran menjadi lebih besar. Lebih-lebih lagi, debu dipanaskan oleh sinaran bintang dan ini menyebabkan molekul-molekul di butir menyusun semula diri mereka dalam corak geometri (kristal).
Oleh itu, debu di kawasan cakera yang paling dekat dengan bintang tidak lama lagi berubah dari "murni" (kecil dan amorf) menjadi butiran "diproses" (lebih besar dan kristal).
Pemerhatian spektral butir silikat di kawasan panjang gelombang pertengahan inframerah (sekitar 10? M) akan menunjukkan sama ada mereka "murni" atau "diproses". Pemerhatian awal cakera di sekitar bintang muda telah menunjukkan campuran bahan murni dan diproses, tetapi sejauh ini mustahil untuk mengetahui di mana butiran yang berbeza berada di dalam cakera.
Berkat peningkatan seratus kali ganda dalam resolusi sudut dengan VLTI dan instrumen MIDI yang sangat sensitif, spektrum inframerah terperinci dari pelbagai kawasan cakera protoplanet sekitar tiga bintang yang baru lahir, hanya beberapa juta tahun, sekarang menunjukkan bahawa debu hampir dengan bintang jauh lebih banyak diproses daripada habuk di kawasan cakera luar. Dalam dua bintang (HD 144432 dan HD 163296) debu di dalam cakera dalam diproses dengan adil sedangkan debu di cakera luar hampir bersih. Pada bintang ketiga (HD 142527) debu diproses di seluruh cakera. Di kawasan tengah cakera ini, ia sangat diproses, sesuai dengan habuk yang benar-benar kristal.
Oleh itu, kesimpulan penting dari pemerhatian VLTI adalah bahawa blok bangunan untuk planet-planet seperti Bumi terdapat dalam cakera tertentu sejak awal. Ini sangat penting kerana menunjukkan bahawa planet-planet dari jenis terestrial (berbatu) seperti Bumi kemungkinan besar sangat biasa pada sistem planet, juga di luar sistem suria.
Komet murni
Pemerhatian yang ada sekarang juga mempunyai implikasi terhadap kajian komet. Sebilangan - mungkin semua - komet dalam sistem suria mengandungi debu yang masih asli (amorf) dan yang diproses (kristal). Komet pasti terbentuk pada jarak yang jauh dari Matahari, di kawasan luar sistem suria di mana ia selalu sangat sejuk. Oleh itu, tidak jelas bagaimana biji-bijian debu yang diproses boleh berakhir dalam komet.
Dalam satu teori, habuk yang diproses diangkut keluar dari Matahari muda dengan pergolakan pada cakera circumsolar yang agak padat. Teori lain mendakwa bahawa debu yang diproses dalam komet dihasilkan secara tempatan di kawasan sejuk dalam jangka masa yang lebih lama, mungkin oleh gelombang kejutan atau kilat kilat di dalam cakera, atau oleh pertembungan yang kerap antara serpihan yang lebih besar.
Pasukan ahli astronomi sekarang menyimpulkan bahawa teori pertama adalah penjelasan yang paling mungkin untuk kehadiran habuk yang diproses dalam komet. Ini juga menunjukkan bahawa komet jangka panjang yang kadang-kadang mengunjungi kita dari luar sistem suria kita adalah badan yang benar-benar murni, sejak zaman ketika Bumi dan planet-planet lain belum terbentuk.
Oleh itu, kajian komet seperti itu, terutama ketika dilakukan secara in-situ, akan memberikan akses langsung ke bahan asli dari mana sistem suria terbentuk.
Maklumat lanjut
Hasil yang dilaporkan dalam PR ESO ini disajikan dengan lebih terperinci dalam makalah penelitian "Blok bangunan planet dalam wilayah" terestrial "dari cakera protoplanet", oleh Roy van Boekel dan penulis bersama (Nature, 25 November 2004). Pemerhatian dibuat semasa program demonstrasi sains awal ESO.
Catatan
[1]: Siaran akhbar ESO ini dikeluarkan dengan kerjasama Institut Astronomi Universiti Amsterdam, Belanda (PR NOVA) dan Astronomi Max-Planck-Institut (Heidelberg, Jerman (MPG PR).
[2]: Pasukan ini terdiri daripada Roy van Boekel, Michiel Min, Rens Waters, Carsten Dominik dan Alex de Koter (Institut Astronomi, Universiti Amsterdam, Belanda), Christoph Leinert, Olivier Chesneau, Uwe Graser, Thomas Henning, Rainer K ? hler dan Frank Przygodda (Max-Planck-Institut f astronomie, Heidelberg, Jerman), Andrea Richichi, Sebastien Morel, Francesco Paresce, Markus Schler dan Markus Wittkowski (ESO), Walter Jaffe dan Jeroen de Jong (Balai Cerap Leiden , Belanda), Anne Dutrey dan Fabien Malbet (Observatoire de Bordeaux, Perancis), Bruno Lopez (Observatoire de la Cote dAzur, Nice, Perancis), Guy Perrin (LESIA, Observatoire de Paris, Perancis) dan Thomas Preibisch (Max -Planck-Institut Radioastronomie, Bonn, Jerman).
[3]: Instrumen MIDI adalah hasil kerjasama antara institusi Jerman, Belanda dan Perancis. Lihat ESO PR 17/03 dan ESO PR 25/02 untuk maklumat lebih lanjut.
Sumber Asal: Siaran Berita ESO
