Beta Pictoris ve diskinin bilimsel olarak doğru bir modeli. Büyütmek için tıklayın
Yeni doğan yıldızları çevreleyen gaz ve toz diskleri proto-gezegen diskleri olarak bilinir; bunlar gezegenlerin sonunda oluşacağı bölgeler olarak düşünülür. Bu diskler yıldızlar olgunlaştıkça kaybolur, ancak bazı yıldızlar etraflarında enkaz diskleri adı verilen bir malzeme bulutu ile hala görülebilir. Bunların en ünlülerinden biri, sadece 60 ışık yılı uzaklıkta bulunan Beta Pictoris'i çevreleyen disktir.
Gezegenler yeni doğan yıldızları çevreleyen gaz ve toz disklerinde oluşur. Bu tür disklere proto-gezegen diskleri denir. Bu disklerdeki toz, Dünya gibi kayalık gezegenler ve Satürn gibi dev gaz gezegenlerin iç çekirdekleri haline gelir. Bu toz aynı zamanda yaşamın temelini oluşturan öğelerin deposudur.
Proto-planet diskler yıldızlar olgunlaştıkça kaybolur, ancak birçok yıldızda enkaz diskleri bulunur. Gökbilimciler, asteroitler ve kuyruklu yıldızlar gibi nesneler proto-gezegen diskinden doğduktan sonra, aralarındaki çarpışmaların ikincil bir toz diski üretebileceğini öne sürüyorlar.
Bu tür toz disklerinin en bilinen örneği, Constorlation Pictor'daki “parlak ressamın şövale” anlamına gelen en parlak ikinci yıldızı çevreleyen yıldızdır. Beta Pictoris veya Beta Pic olarak bilinen bu yıldız, sadece altmış ışık yılı uzaklıktaki Güneş'in çok yakın bir komşusudur ve bu nedenle ayrıntılı olarak incelenmesi kolaydır.
Beta Pic, Güneş'in iki katı kadar parlaktır, ancak diskten gelen ışık çok sönüktür. Gökbilimciler Smith ve Terrile, 1984'te bu zayıf ışığı, koronagrafi adı verilen bir teknik kullanarak yıldızın kendisinden engelleyerek ilk tespit edenlerdi. O zamandan beri birçok gökbilimci, gezegenlerin doğum yerini ve dolayısıyla yaşamı ayrıntılı olarak anlamak için Beta Pic diskini daha iyi aletler ve yer ve uzay tabanlı teleskoplar kullanarak gözlemledi.
Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi'nden bir astronom ekibi, Nagoya Üniversitesi ve Hokkaido Üniversitesi, Beta Pic diskinin her zamankinden daha iyi çözünürlük ve daha yüksek kontrastla kızılötesi polarizasyon görüntüsü elde etmek için ilk kez çeşitli teknolojileri birleştirdi: büyük diyafram teleskopu ( 8.2 metrelik büyük aynası olan Subaru teleskopu, uyarlanabilir optik teknolojisi ve farklı polarizasyonlarla ışık görüntülerini alabilen bir koronagrafik görüntüleyici (Subaru'nun Adaptif Optikli Coronagraphic Görüntüleyici, CIAO).
Özellikle Subaru’nun mükemmel görüntüleme kalitesine sahip büyük diyafram teleskopu, hafif ışığın yüksek çözünürlükte görülmesini sağlar. Uyarlanabilir optik teknolojisi, Dünya'nın atmosferinin ışık üzerindeki çarpık etkilerini azaltarak daha yüksek çözünürlük gözlemleri sağlar. Koronagrafi, yıldız gibi parlak bir nesneden gelen ışığı, etrafındaki yıldızları çevreleyen gezegenler ve toz gibi daha sönük nesneleri görmek için engelleyen bir tekniktir. Polarize ışığı gözlemleyerek, yansıyan ışık doğrudan orijinal kaynağından gelen ışıktan ayırt edilebilir. Polarizasyon ayrıca toz yansıtan ışığın boyutu, şekli ve hizalanması hakkında bilgi içerir.
Bu teknoloji kombinasyonuyla, ekip Beta Pic'u kızılötesi ışıkta iki mikrometre dalga boyunda beş saniyelik bir çözünürlükte izlemeyi başardı. Bu karar, bir mil uzaklıktaki tek bir pirinç tanesini veya bir kilometre uzaklıktaki hardal tohumunu görebilmeye karşılık gelir. Bu kararın elde edilmesi, 1990'lardan önceki ve sadece yaklaşık bir buçuk ark saniye çözünürlüğüne sahip olan karşılaştırılabilir önceki polarimetrik gözlemler üzerinde büyük bir gelişmeyi temsil eder.
Yeni sonuçlar, Beta Pic’in diskinin yıldız ışığını yansıtan toz üretmek için çarpışan gezegenler, asteroit veya kuyruklu yıldız benzeri nesneler içerdiğini kuvvetle gösteriyor.
Diskten yansıyan ışığın polarizasyonu, diskin bileşim, boyut ve dağıtım gibi fiziksel özelliklerini ortaya çıkarabilir. İki mikrometre dalga boyu ışığının tümünün görüntüsü, neredeyse kenarda görülen diskin uzun ince yapısını gösterir. Işığın polarizasyonu, iki mikrometre ışığının yüzde onunun polarize olduğunu gösterir. Polarizasyon paterni, ışığın merkezi yıldızdan kaynaklanan ışığın bir yansıması olduğunu gösterir.
Diskin parlaklığının merkezden uzaklıkla nasıl değiştiğine dair bir analiz, küçük bir salınımla parlaklıkta kademeli bir azalma gösterir. Parlaklıktaki hafif salınım, diskin yoğunluğundaki değişikliklere karşılık gelir. En olası açıklama, daha yoğun bölgelerin gezegenlerin çarpıştığı yerlere karşılık gelmesidir. Benzer yapılar, Subaru’nun Soğutulmuş Orta Kızılötesi Kamera ve Spektrografı (COMICS) ve diğer enstrümanlar kullanılarak daha uzun dalga boylarında önceki gözlemlerde yıldıza daha yakın görülmüştür.
Kutuplaşmanın miktarının yıldızdan uzaklaştıkça nasıl değiştiğine dair benzer bir analiz, yüz astronomik birimden (astronomik bir birim Dünya ve Güneş arasındaki mesafedir) polarizasyonda bir azalma gösterir. Bu, parlaklığın da azaldığı bir yere karşılık gelir, bu da yıldızdan bu mesafede daha az gezegen sayısının olduğunu gösterir.
Ekip, hem yeni hem de eski gözlemleri açıklayabilen Beta Pic disk modellerini araştırırken, Beta Pic diskindeki tozun tipik yıldızlararası toz tanelerinden on kat daha büyük olduğunu keşfettiler. Beta Pics toz diski muhtemelen mikrometre boyutunda gevşek toz ve buz kümeleri gibi minik bakteri bakterileri büyüklüğünde toz tavşanlardan yapılmıştır.
Birlikte, bu sonuçlar Beta Pic'u çevreleyen diskin gezegenlerin oluşumu ve çarpışmasıyla oluştuğuna dair çok güçlü kanıtlar sunmaktadır. Bu yeni bilginin ayrıntı düzeyi, gezegenlerin oluştuğu ve geliştiği çevreye ilişkin anlayışımızı pekiştirmektedir.
Ekibe liderlik eden Motohide Tamura, “birkaç kişi büyük bir teleskopla polarize ışığı gözlemleyerek gezegenlerin doğum yerini inceleyebildi. Sonuçlarımız bunun çok faydalı bir yaklaşım olduğunu göstermektedir. Tozun gezegenlere nasıl dönüştüğüne dair kapsamlı bir resim elde etmek için araştırmamızı diğer disklere genişletmeyi planlıyoruz. ”
Bu sonuçlar Astrophysical Journal'ın 20 Nisan 2006 tarihli sayısında yayınlandı.
Takım Üyeleri: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (Nagoya Üniversitesi, California Teknoloji Enstitüsü), Hiroshi Kimura, Tetsuo Yamamoto (Hokkaido Üniversitesi)
Bu araştırma Japonya Eğitim, Kültür, Spor, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı tarafından “Ekstra Güneş Enerjili Gezegensel Bilimin Geliştirilmesi” için Öncelikli Alanlarda Bilimsel Araştırma Yardımı ile desteklenmiştir.
Orijinal Kaynak: NAOJ Haber Bülteni
