Astronomowie z University of Arizona wykorzystali technikę interferometrii anulującej, aby obserwować dysk pyłu wokół pobliskiej młodej gwiazdy. Nie tylko udało im się po raz pierwszy zaobserwować dysk protoplanetarny, ale również znaleźli w nim przerwę, która jest znakiem, że powstają tam planety.
„To bardzo ekscytujące obserwować gwiazdę, wokół której jak podejrzewamy formują się planety i rzeczywiście znaleźć na to dowody” – mówi Philip Hinz z UA.
„Nie tylko potwierdziliśmy, że wokół tej gwiazdy istniej dysk protoplanetarny, ale również dostarczyliśmy dowodów, że powstaje w nim wielka planeta typu Jowisza” – mówi Wilson Lui, również związany z projektem. – „Są dowody wskazujące na to, że ta gwiazda właśnie staje się gwiazdą ciągu głównego” – dodaje. – „Więc wygląda na to, że złapaliśmy rodzącą się gwiazdę, wokół której jednocześnie formują się planety„.
Gwiazdy ciągu głównego to gwiazdy, które jak Słońce, uzyskują energię z przemiany wodoru w hel, która zachodzi w jądrze gwiazdy.
Na początku tego roku Hinz i Lui zdali sobie sprawę, że dane uzyskane podczas obserwacji gwiazdy HD 100546 w zakresie środkowej podczerwieni, wskazują, że gwiazda posiada dysk pyłowy. Zaobserwowanie tego dysku naukowcy porównują do zaobserwowania pojedynczego flesza podczas meczu na w pełni oświetlonym stadionie.
Technika interferometrii anulującej pozwala na wygaszenie światła gwiazdy, tak że na otrzymanym zdjęciu miejsce, gdzie jest gwiazda jest ciemne. Ponieważ HD 100546 jest młodą gwiazdą, jej dysk protoplanetarny jest wciąż stosunkowo jasny, mniej więcej tak jak sama gwiazda. Technika interferometrii anulującej pozwala stwierdzić, która cześć promieniowania pochodzi od gwiazdy (anulując to promieniowanie), a która od dysku (pozostawiając je).
Obserwacje miały miejsce w maju 2002 roku. Wykonane zostały za pomocą instrumentu BLINC, jedynego stosującego interferometrię anulującą na świecie oraz kamery podczerwonej MIRAC, zamontowanej na 6,5 metrowym teleskopie Magellan, znajdującym się w Chile. Wiek obserwowanej gwiazdy szacuje się na około 10 milionów lat.
Zazwyczaj pył w dysku wokół gwiazdy rozłożony jest równomiernie, tworząc jednolita płaską chmurę materii, gorącą w pobliżu gwiazdy i zimną przy zewnętrznej krawędzi dysku.
„Użyta technika redukująca była tak skomplikowana, że dopiero po jakimś czasie zorientowaliśmy się, że w dysku jest przerwa” – mówi Hinz. – „Zorientowaliśmy się, że dysk okazuje się mieć te same rozmiary na cieplejszych (10 mikronów) i zimniejszych (20 mikronów) długościach fali. Jedynym wytłumaczeniem jest obecność przerwy„.
A najlepszym wytłumaczeniem istnienia przerwy jest wpływ przyciągania grawitacyjnego planety olbrzyma, obiektu, którego masa może kilkakrotnie przekraczać masę Jowisza. Naukowcy przypuszczają, że planeta znajduje się w odległości około 10
Astronomowie z Holandii i Belgii już wcześniej obserwowali HD 100546 za pomocą Infrared Space Observatory (ISO). Odkryli ślady pyłu wokół gwiazdy i wnioskowali, że może to być dysk protoplanetarny. Jednak ISO miał za małe możliwości, by to w pełni potwierdzić.
Hinz, który jest twórcą instrumentu BLINC, od trzech lat bada za pomocą teleskopu Magellan pobliskie gwiazdy w poszukiwaniu systemów protoplanetarnych. Teleskop Magellan pozwala badać niebo południowe, a do przeglądu nieba północnego Hinz wykorzystuje 6,5 metrowy teleskop UA/Smithsonian MMT znajdujący się na Mount Hopkins.
BLINC powstał w ramach misji Terrestrial Planet Finder. Badania formowania się systemów planetarnych prowadzone są w ramach programu Origin. Nad całością czuwa Jet Propulsion Laboratory, JPL.
„Interferometria anulująca to bardzo ciekawa technologia, gdyż jako jedna z niewielu pozwala bezpośrednio obrazować środowisko wokół gwiazd” – mówi Lui.
Kamera MIRAC, zbudowana przez grupę Wiliama Hoffmana jest szczególnie czuła w środkowym zakresie promieniowania podczerwonego. A właśnie obserwacje na częstotliwości odpowiadającej temperaturze pokojowej maja być najważniejsze w poszukiwaniu skalistych planet, które mogą posiadać wodę i życie.
Badania Hinza dotyczyły pobliskich młodych gwiazd typu A, generalnie bardziej masywnych niż Słońce, które nie mogą jeszcze być zaliczone do gwiazd ciągu głównego, gdyż nie rozpoczęły fuzji nuklearnej.
Hinz i Lui planują przeszukiwać coraz bardziej zaawansowane systemy gwiazd i poszukiwać jeszcze słabszych dysków i planet. Ma być to możliwe dzięki rozwojowi techniki interferometrii anulującej i optyki adaptywnej. Naukowcy z Steward Observatory przy UA budują obecnie interferometr anulujący dla 8,4 metrowego teleskopu Large Binocular Telescope znajdującego się na Mount Graham. Instrument ma być gotowy w 2005 roku.
