Järgmise kümnendi jooksul jõuab võrku mitu väga võimsat teleskoopi. Vaatlusaega nendel skaaladel on suur nõudlus ja nende sihtmärkide valik hõlmab paljusid astronoomia, astrofüüsika ja kosmoloogia teemasid.
Üks loendi tipus olevatest teemadest on eksoplaneedid.
Aga kuidas saavad astronoomid teada, kus veeta oma väärtuslikku eksoplaneedi vaatlemise aega?
See uus uuring aitab.
Planeedid tekivad noorte tähtede ümber prügiketastes. Kuid praegu olemasolevate teleskoopide ja instrumentidega on nende tolmuste ketaste seest raske näha ja tegelikke planeete märgata. Nüüd on astronoomide meeskond avaldanud nende ketaste kujutiste, mida nad nimetavad 'petturite galeriiks', millel on tõendeid noorte planeetide kohta.
Pildid on neli aastat kestnud töö tulemus Kaksikute planeedi pildistaja (GPI). GPI on täppisinstrument, mis on paigaldatud Tšiilis asuvale 8-meetrisele Gemini South teleskoobile.
'Pole tehtud süstemaatilist uuringut noorte prahiketaste kohta, mis on peaaegu nii suured, vaadates sama instrumendiga, kasutades samu vaatlusrežiime ja -meetodeid.'
Tom Esposito, esimene autor, U of C, Berkeley
Tulemused on esitatud uues dokumendis pealkirjaga ' Gemini Planet Imager Exoplanet Survey polarimeetrilise pildistamise kampaania prügiketta tulemused. ” Esimene autor on Tom Esposito, California ülikooli Berkeley järeldoktor. Artikkel avaldatakse ajakirjas The Astronomical Journal.
Uuring oli suunatud noortele alla 500 miljoni aasta vanustele tähtedele. Need olid lähedal asuvad tähed, meist 150 parseki (490 valgusaasta) raadiuses. Seal oli 104 tähte, sealhulgas 38, mis olid varem pildistatud. Teadlased suutsid lahendada ka 26 prahiketast ja 3 protoplanetaarset / üleminekuketast.
Kuus Gemini Planet Imageri uuringu 26-st ringikujulisest kettast, mis rõhutavad nende kettade kuju ja suuruste mitmekesisust ning näitavad tähesüsteemide äärealasid nende kujunemisaastatel. (Pilt International Gemini Observatory, NOIRLab, NSF, AURA ja Tom Esposito, UC Berkeley. Pilditöötlus: Travis Recto, Alaska Anchorage'i ülikool, Mahdi Zamani ja Davide de Martin.)
Uuring on – vähemalt osaliselt – katse sõeluda sihtmärke aja vaatlemiseks võimsamate tulevaste teleskoopidega, mille vaatlusaeg on väga nõutud. 'Skoobid nagu James Webbi kosmoseteleskoop, Hiiglaslik Magellani teleskoop , ja Äärmiselt suur teleskoop jõuab võrgus järgmise paari aasta jooksul. Need on piisavalt võimsad, et uurida eksoplaneete ja neid hostivaid süsteeme üksikasjalikumalt kui praegused teleskoobid. Kuid nende planeetide leidmiseks pole nende jõudu esialgu vaja.
'Tolmuga täidetud ketast on sageli lihtsam tuvastada kui planeete, nii et avastate kõigepealt tolmu ja seejärel teate suunata oma James Webbi kosmoseteleskoopi või Nancy Grace Rooma kosmoseteleskoop nendes süsteemides vähendades tähtede arvu, mida peate nende planeetide leidmiseks läbi sõeluma, 'ütles juhtiv autor Tom Esposito Pressiteade .
Selles uuringus olevate ketaste kujutiste vaatamine on nagu vaatamine Cooperi vöö meie enda päikesesüsteemis. Kuiperi vöö on külm ala kauges Päikesesüsteemis, mis asub Päikesest 40 korda kaugemal kui Maa. Vöö materjal – kivid, jää ja tolm – jäi meie Päikesesüsteemi arengust üle planeedi kujunemise etapist.
Kuiperi vöö sai nime Hollandi-Ameerika astronoomi Gerard Kuiperi auks, kes postuleeris Neptuuni taga jäävate kehade reservuaari. Esimene Kuiperi vöö objekt avastati 1992. aastal. Praeguseks on teada rohkem kui tuhat objekti ja hinnanguliselt on see koduks enam kui 100 000 asteroidile ja komeedile, mille läbimõõt on üle 62 miili (100 km). Krediit: JHUAPL
Selles uuringus jäädvustas Kaksikud 26 pilti tähtede ümber olevatest prahiketastest. Neist 25 ketastel olid augud, mis annavad tunnistust sellest, et noor planeet pühib gaasi ja tolmu tekkides kokku. Mõned neist olid varem teada, kuid seitse 26-st on äsja tuvastatud. Kuid 19 varem tuntud pildid polnud kaugeltki nii teravad kui need uued pildid. Enamikul juhtudel on eelmised pildid pärit 'skoopidest, millel puudub GPI kõrge eraldusvõime, nii et need pildid ei näita samu auke, mis näitavad noorte, veel moodustuvate planeetide olemasolu'.
'Üks asju, mida me leidsime, on see, et need niinimetatud kettad on tõesti sisemiste tühikutega rõngad,' ütles Esposito, kes on ka Californias Mountain View'is asuva SETI Instituudi teadur. 'GPI-l oli selge ülevaade tähe lähedal asuvatest sisemistest piirkondadest, samas kui varem ei näinud Hubble'i kosmoseteleskoobi ja vanemate maapealsete instrumentide vaatlused tähele piisavalt lähedale, et näha seda ümbritsevat auku.'
Üks asi, mis Gemini Planet Imageri nii tõhusaks teeb, on selle koronagraaf. Auväärsel Hubble'il on koronograaf, mis blokeerib kaugete tähtede valguse, muutes tähe ümbritsevate detailide nägemise lihtsamaks. Kuid see koronograaf pole nii tõhus ja kõrgtehnoloogiline kui GPI. Koronagraafi abil suudab GPI näha sihitud tähti ühe astronoomilise ühiku (AU) täpsusega.
Selles uuringus kasutasid teadlased GPI-d, et vaadelda tähti, mis olid infrapunakiirguses erakordselt eredad. Mitte staari enda väljundi pärast. Aga kuna kõrge infrapuna väljund näitab ketta olemasolu, mis kiirgab infrapunavalgust. GPI on piisavalt võimas, et jälgida lähiinfrapuna (NIR) valgust, mis on hajutatud pisikestest tolmuosakestest, mis ei ületa ühe mikroni või tuhandiku millimeetri.
Tolmurõngas tähe HR 4796 A ümber. Selle kenasti vormitud servad viitavad suure planeedi olemasolule, mis pühib jäise kivise prahi ketta sees gaasi ja tolmu, umbes nii, nagu Neptuun kujundab meie Kuiperi vöö siseserva. . (Pilt International Gemini Observatory, NOIRLab, NSF, AURA ja Tom Esposito, UC Berkeley. Pilditöötlus: Travis Recto, Alaska Anchorage'i ülikool, Mahdi Zamani ja Davide de Martin.)
'Pole tehtud süstemaatilist uuringut noorte prahiketaste kohta, mis on peaaegu nii suured, vaadates sama instrumendiga, kasutades samu vaatlusrežiime ja -meetodeid,' ütles Esposito. 'Tuvastasime need 26 prügiketast väga ühtlase andmekvaliteediga, kus saame vaatlusi tõesti võrrelda, mis on prahiketta uuringute osas ainulaadne.'
See, kuidas nendest ketastest ja tähtedest valiti selles uuringus, teenib eksoplaneedi uurimise eesmärki. Näiteks seitse uutest ketastest olid 13-liikmelises rühmas, mis liiguvad koos läbi ruumi. Kõik 13 sündisid samas piirkonnas umbes samal ajal, mistõttu on nad suurepäraseks sihtmärgiks, et süvendada meie arusaamist eksoplaneetide tekkest noortes päikesesüsteemides ja laiemalt ka meie enda süsteemi kujunemisest.
'Kui keerate meie enda päikesesüsteemi kella 4,5 miljardi aasta võrra tagasi, siis milline neist ketastest olime meie?'
Tom esposito, juhtiv autor, California Ülikool, Berkeley
„See on nagu ideaalne püügikoht; meie edukuse määr oli palju suurem kui miski muu, mida me kunagi teinud oleme,“ ütles Paul Kalas, UC Berkeley astronoomiadotsent, kes on artikli teine autor. Kuna kõik seitse asuvad tähtede ümber, mis on sündinud samas piirkonnas ligikaudu samal ajal, 'on see rühm minilaboratoorium, kus saame võrrelda ja vastandada paljude planeetide lasteaedade arhitektuure, mis arenevad samaaegselt erinevates tingimustes. meil tõesti polnud varem,” lisas Esposito.
Kuid see sidus rühm on vaid osa loost. Kõik tähed ja kettad on noored, kümnete miljonite kuni mõnesaja miljoni aastani. See on noorte päikesesüsteemide jaoks väga dünaamiline periood, kui planeedid moodustuvad ja rändavad ning süsteemi üldine arhitektuur kujuneb.
Ümmarguse tähe ketas tähe TWA 7 ümber, üks 26-st Gemini Planet Imageri poolt vaadeldud kettast. (Pilt International Gemini Observatory, NOIRLab, NSF, AURA ja Tom Esposito, UC Berkeley. Pilditöötlus: Travis Recto, Alaska Anchorage'i ülikool, Mahdi Zamani ja Davide de Martin.)
Huvitaval kombel ei olnud ühel tähel nimega HD 156623 kettal auk. Kuid see on rühmas üks nooremaid. See sobib meie arusaamaga päikesesüsteemide moodustumisest. Väga noorel tähel ei tohiks veel planeete olla, kuna täht ise on vaevu tekkinud.
See on pilt väga noorest tähest HD 156623 ja selle kettast. Teadlased ei leidnud mingeid tõendeid ketta augu kohta, mis annaks märku planeedi olemasolust, kui see seal oleks. PS1 ja bg1 ja bg2 on punktallikad ja taustobjektid, mis ei ole ketta osa. Pildi krediit: Esposito et al, 2020.
'Kui me vaatame nooremaid ringikujulisi kettaid, nagu protoplanetaarsed kettad, mis on evolutsiooni varasemas faasis, kui planeedid moodustuvad või enne planeetide moodustumist, on piirkondades, kus me need augud leiame, palju gaasi ja tolmu. vanemates prahiketastes,” ütles Esposito. 'Midagi on selle materjali aja jooksul eemaldanud ja üks viise, kuidas saate seda teha, on planeedid.'
Üks selliste uuringute põnevatest aspektidest on see, mida see võib meile rääkida meie enda kodust siin meie päikesesüsteemis. Kuidas see oleks välja näinud, kui seda oleks kujutatud lapsekingades.
'Kui keerate meie enda päikesesüsteemi kella 4,5 miljardi aasta võrra tagasi, siis milline neist ketastest me olime? Kas olime kitsas rõngas või olime hägune plekk? Esposito ütles. 'Oleks tore teada, millised me siis välja nägime, et mõista oma päritolu. See on suur vastuseta küsimus.'
Meie päikesesüsteem on noorte päikesesüsteemidega võrreldes suhteliselt rahulik ja rahulik koht. Milline võis meie oma lapsekingades välja näha? Illustratsioon, mis näitab Päikesesüsteemi kaheksat planeeti. Autor: NASA
Me ei saa kunagi teada, milline nägi välja meie enda päikesesüsteem oma lapsekingades. Kuid samad protsessid, mis moodustasid meie süsteemi, on mängus igas süsteemis. Meie oma võib olla eriline ainult meie väärtusliku elu toetava Maa tõttu.
Meie arusaam noortest tähtedest ja nende ümber arenevast päikesesüsteemist on kujunemas. Isegi kümme aastat tagasi polnud me kaugeltki nii teadlikud kui praegu. Kui meie järgmise põlvkonna teleskoobid järgmise kümnendi jooksul võrku jõuavad, kasvavad meie teadmised hüppeliselt.
Ja see uuring on osa sellest kõigest.
