Teleskop Subaru fotografuje pyłowy pierścień wokół HR 5796

Teleskop Subaru fotografuje pyłowy pierścień wokół HR 5796Original Press Release
Zaplanowany na pięć lat, i rozpoczęty w 2009 roku międzynarodowy program SEEDS¹ kierowany przez Motohide Tamura z NAOJ² uzyskał kolejne imponujące zdjęcie, przyczyniające się do lepszego zrozumienia związku pomiędzy dyskami i powstawaniem egzoplanet.

Pierścień składa się z cząstek pyłu krążących po szerokiej orbicie, około dwa razy większej niż orbita Plutona, wokół centralnej gwiazdy. Rozdzielczość obrazu jest tak wysoka, że możliwe jest zmierzenie odstępu między wewnętrzną krawędzią pierścienia a gwiazdą. Chociaż już wcześniej dane uzyskane przez teleskop kosmiczny NASA Hubble doprowadziły inną grupę naukowców do zaproponowania hipotezy obecności przesunięcia dysku dopiero dane Subaru nie tylko potwierdziły tę hipotezę, ale także ujawniły, że przesunięcie jest większe niż wcześniej sądzono.

Co spowodowało, że oś pierścienia pyłu wokół HR 4796 jest przesunięta względem gwiazdy? Najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest to, że siły grawitacyjne jednej lub większej liczby egzoplanet krążących we wnętrzu przerwy między gwiazdą a pierścieniem oddziałując na pył, zakłóciły – w sposób przewidywalny – jego rozkład. Symulacje komputerowe wykazały już, że takie oddziaływanie grawitacyjne może prowadzić do ekscentryczności pierścienia pyłu, a obserwacje innego ekscentrycznego pierścienia pyłu odkrytego wokół gwiazdy Fomalhaut stanowić mogą obserwacyjne dowody na zachodzące procesu. W pobliżu HR 4796 nie zostały dostrzeżone jeszcze planety mogące powodować zakłócenie pierścienia pyłowego ale być może są póki co zbyt ciemne, by dostrzegły je nasze obecne instrumenty. Niemniej jednak, obraz Subaru pozwala naukowcom wywnioskować obecność egzoplanet poprzez ich wpływ na pierścień pyłu.

Uzyskany w bliskiej podczerwienie przez teleskop Subaru obraz jest taj ostry jak zdjęcia wykonywane w świetle widzialnym przez Hubble Space Telescope, co umożliwia wykonanie dokładnego pomiaru ekscentryczności pierścienia. Podczas gdy lustro teleskopu Subaru jest znacznie większe niż Hubble'a, światło z HR 4796 system musi najpierw przejść przez zaburzające ostrość warstwy powietrza atmosfery ziemskiej zanim może zostać zarejestrowane przez instrumenty Subaru . Zastosowana w teleskopie optyka adaptacyjna pozwala na skorygowanie większości efekty rozmycia powstających w atmosferze i uzyskanie ostrych obrazów. Zastosowanie zaawansowanej techniki przetwarzania obrazu – angular differential imaging, – pozwoliło stłumić jasny blask gwiazdy, i wzmocnić słabe światło odbite od pierścienia, tak aby był bardziej widoczny.

Obraz ten dostarcza naukowcom nowych informacji na temat relacji między dyskiem i powstawaniem planet. Uważa się, że planety powstają z dysku gazu i pyłu, który powstaje jak produkt uboczny formowania się wokół młodych gwiazd. Ponieważ materia dysku zostaje szybko wykorzystana przez powstające planety lub wydmuchana z układu przez promieniowanie gwiazdy,  takie pierwotnej dyski szybko znikają. Niemniej jednak niektóre gwiazdy otacza wtórny dysk pyłowy składający się przede wszystkim z pyłu pozostałego po pierwotnym dysku. Kolizje między małymi ciałami stałymi z okresu formowania się planet może stale uzupełniać pył w takich wtórnych dyskach. Naukowcy sądzą, że pyłowy pierścień wokół HR 4796 jest właśnie takim dyskiem gruzu i dostarcza niezbędnych informacji do badania samych planet, jak również możliwości powstawania planet w takich dyskach.

¹ SEEDS – Strategic Exploration of Exoplanets and Disks with Subaru Telescope/HiCIAO
² NAOJ – National Astronomical Observatory of Japan
³ HiCIAO – High Contrast Instrument for the Subaru Next Generation Adaptive Optics

Źródła:

Subaru's Sharp Eye Confirms Signs of Unseen Planets in the Dust Ring of HR 4796 A

The SEEDS (Strategic Exploration of Exoplanets and Disks with Subaru Telescope/HiCIAO) project, a five-year international collaboration launched in 2009 and led by Motohide Tamura of NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan) has yielded another impressive image that contributes to our understanding of the link between disks and planet formation. Researchers used Subaru's planet-finder camera, HiCIAO (High Contrast Instrument for the Subaru Next Generation Adaptive Optics), to take a crisp high-contrast image of the dust ring around HR 4796 A, a young (8-10 million years old) nearby star, only 240 light years away from Earth. The ring consists of dust grains in a wide orbit, roughly twice the size of Pluto's orbit, around the central star. The resolution of the image of the inner edge of the ring is so precise that an offset between its center and the star's position can be measured. Although data from the Hubble Space Telescope led another research group to suspect such an offset, the Subaru data not only confirm its presence but also reveal it to be larger than previously assumed.

What caused the wheel of dust around HR 4796 A to run off its axis? The most plausible explanation is that the gravitational force of one or more planets orbiting in the gap within the ring must be tugging at the dust, thus unbalancing their course around the star in predictable ways. Computer simulations have already shown that such gravitational tides can shape a dust ring into eccentricity, and findings from another the eccentric dust ring around the star Formalhaut may be observational evidence for the process. Since no planet candidates have been spotted near HR 4796 A yet, the planets causing the dust ring to wobble are probably simply too faint to detect with current instruments. Nevertheless, the Subaru image allows scientists to infer their presence from their influence on the circumstellar dust.

The Subaru Telescope's near-infrared image is as sharp as the Hubble Space Telescope's visible-light image, thus enabling accurate measurements of its eccentricity. While Subaru Telescope's mirror is much larger than Hubble's, light from the HR 4796 A system must first pass through the turbulent air layers of Earth's atmosphere before Subaru's instruments can measure it. Subaru's adaptive optics system (AO188) allows it to correct for most of the atmosphere's blurring effects in order to take razor-sharp images. The application of an advanced image processing technique, angular differential imaging, to the data suppressed the star's bright glare and enhanced the faint light reflected from the ring so that it was more visible.

This image gives scientists more information about the relationship between a circumstellar disk and planet formation. Planets are believed to form in the disks of gas and dust that remain around young stars as the by-products of star formation. As the material is swept up by the newborn planets or blown out of the system by the star's radiation, such (primordial) disks soon disappear in a few tens of million years. Nevertheless, some stars are surrounded by a debris or secondary disk, mainly composed of dust long after the primordial disk should have dispersed. Collisions between small solid bodies („planetesimals”) left over from planet formation may continuously replenish the dust in these disks. The dust ring around HR 4796 A is such a debris disk and provides essential information for studying planet formation and possible formed planets in such debris disk systems.

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *