Twoja wyszukiwarka

MICHAŁ RÓŻYCZKA
UKŁADY PLANETARNE W PODCZERWIENI
Wiedza i Życie nr 8/1998
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 8/1998

Niemal każdej gwieździe można przypisać jednoznaczną temperaturę powierzchniową. Znając ją, można przewidzieć, ile energii opuszcza powierzchnię gwiazdy w postaci światła o danej długości fali. Młode gwiazdy w bliskim otoczeniu Słońca, które są wystarczająco jasne dla dokładnych badań widmowych, wyłamują się z tej reguły: w ich widmach obserwuje się nie pasujące do żadnych standardów "nadwyżki podczerwone". Wygląda to tak, jakby w tym samym miejscu, co gwiazda, znajdował się jeszcze jeden świecący obiekt, dużo od niej chłodniejszy, który emituje energię nie w zakresie widzialnym, lecz w podczerwieni.

Zgadzano się powszechnie, że owe podczerwone obiekty są wirującymi wokół swych gwiazd dyskami. Każdy taki dysk byłby resztką obłoku, z którego uformowała się gwiazda i każdy mógłby dać początek okrążającym ją planetom. Niestety, fotografowanie dysków "w ich własnym świetle" było praktycznie niemożliwe: odbiorniki podczerwieni miały zbyt niską czułość i zbyt małą rozdzielczość.

Podczerwona podobizna protoplanetarnego dysku otaczającego gwiazdę HR4796A. Gwiazda ta jest składnikiem układu podwójnego. Położenie jej towarzysza wskazuje krzyżyk

Te trudności próbowano obejść poprzez obserwacje widzialnego światła "podejrzanych" gwiazd, które powinno było odbijać się od znajdujących się w dyskach ziaren pyłu i kryształków zestalonych gazów. W niemal wszystkich przypadkach poświata dysku okazała się jednak tak słaba, że uzyskanie jego fotografii było niemożliwe nawet po przesłonięciu gwiazdy centralnej.

Wyraźne zdjęcia dysku w świetle widzialnym udało się otrzymać w jednym tylko przypadku: gwiazdy ß Pictoris (Pictor, czyli Malarz, jest niewielkim gwiazdozbiorem na południowej półkuli nieba, niewidocznym z terenu Polski). Ten sam dysk sfotografowano kilka miesięcy temu w świetle podczerwonym. Uzyskano ponadto fotografie trzech innych dysków: Wegi (gwiazdozbiór Lutni), Fomalhauta (gwiazdozbiór Ryby południowej, widoczny u nas w zimie) oraz gwiazdy oznaczonej numerem katalogowym HR4796 (gwiazdozbiór Centaura, w Polsce niewidoczny).

Średnice wszystkich dysków są mniej więcej jednakowe i wynoszą kilkadziesiąt j.a. (jednostek astronomicznych; 1 j.a. jest równa promieniowi orbity Ziemi). Całkowitą masę świecącego w podczerwieni pyłu ocenia się w każdym z nich na kilka do kilkunastu mas Księżyca. Tak niewielka ilość materii może oznaczać, że dyski przeszły już przez fazę formowania się planet. W przypadku ß Pictoris mamy na to niezależny dowód uzyskany z obserwacji w świetle widzialnym: wewnętrzne części dysku są wygięte, tak jakby oddziaływały na nie siły grawitacyjne niewielkiego ciała okrążającego gwiazdę centralną.

Dysk Fomalhauta jest nie tyle dyskiem, co grubym pierścieniem o wewnętrznej średnicy odpowiadającej promieniowi orbity Neptuna. Przypomina więc znajdujący się w Układzie Słonecznym pas Kuipera, w którym krążą planetozymale - zbudowane głównie z zestalonych gazów obiekty o średnicach nie większych niż kilkaset km (w początkach dziejów Układu Słonecznego zderzenia i zlepianie się planetozymali dawały początek planetom; patrz Sygnały, lipiec 1998).

Podobną strukturę ma najmłodszy (liczący sobie zaledwie 10 mln lat), a jednocześnie największy i najbardziej masywny z zaobserwowanych dysków, który otacza gwiazdę HR4796. W centralnych "dziurach" obu dysków najprawdopodobniej kryją się nowo powstałe lub dopiero powstające układy planetarne.

Zdjęcie: University of Florida/CfA/NOAO