בלוג

זוהי תמונה אמיתית של דיסק יוצר כוכבי לכת במערכת כוכבים רחוקים

בשנת 2017, אסטרונומים השתמשו ב-ALMA (Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array) כדי להסתכל על הכוכב AB Aurigae . זהו סוג של כוכב צעיר שנקרא כוכב Herbig Ae, והוא בן פחות מ-10 מיליון שנים. באותו זמן, הם מצאו שם דיסק פרוטופלנטרי מאובק, עם רווחים מצביעים על זרועות ספירליות.

עכשיו הם הסתכלו שוב ומצאו שם כוכב לכת צעיר מאוד.

כוכבי Herbig Ae צעירים כמו AB Aurigae מעניינים מאוד אסטרונומים. הם כל כך צעירים שהם לא רצף ראשי כוכבים עדיין, והם עדיין מוקפים בדיסק המקיף שלהם של גז ואבק. ומתוך הגז והאבק האלה נוצרים כוכבי לכת צעירים.

לדיסק סביב AB Aurigae, שנמצאת במרחק של למעלה מ-500 שנות אור, יש זרועות ספירליות הנפגשות בקשר. מדענים מאמינים שהקשר הוא הנקודה המדויקת שבה נוצר כוכב לכת צעיר. מחקר חדש השתמש ב- כַּדוּר (Spectro-Polarimetric High Contrast Exoplanet REsearch) מכשיר על טלסקופ גדול מאוד (VLT) כדי לבחון מקרוב את AB Aurigae ואת כוכבי הלכת המתפתחים בתוך הדיסק שלו.



המחקר החדש נקרא ' עדות אפשרית להיווצרות כוכבי לכת מתמשכת ב-AB Aurigae .' המחבר הראשי של המחקר הוא אנתוני בוקלטי מהמצפה דה פריז, אוניברסיטת PSL, צרפת. המאמר מתפרסם בכתב העת אסטרונומיה ואסטרופיזיקה .

'אלפי כוכבי לכת אקזו-כוכבים זוהו עד כה, אך מעט ידוע על אופן היווצרותם', אמר הסופר הראשי בוקלטי בכתבה ידיעה לתקשורת . התבוננות בכוכבי לכת צעירים שעדיין נוצרים היא עניין גדול באסטרונומיה כרגע, אבל זה קשה. קשה לראות את הדיסק המקיף סביב הכוכב, ואפילו הטכנולוגיה הטובה ביותר שלנו בקושי עומדת במשימה.



התרשמות של אמנים של דסקית פסולת מסביב לכוכב רחוק. דיסקים אלה נפוצים בקרב כוכבים צעירים יותר, וקשה לראות אותם. קרדיט: NASA/JPL

התרשמותו של האמן מדסקית פסולת מסביב לכוכב מרוחק. דיסקים אלה נפוצים בקרב כוכבים צעירים יותר, וקשה לראות אותם. קרדיט: NASA/JPL

מכשיר SPHERE היה קריטי לעבודה זו. זה מתקדם מערכת אופטיקה אדפטיבית , בשילוב עם קורונוגרף. הוא פותח כדי לקדם את חקר כוכבי לכת אקסו-כוכבים, עם תמונות ספקטרוגרפיות ופולארימטריות ברזולוציה נמוכה. הוא מצלם באור אופטי ובאור אינפרא אדום כאחד. SPHERE אפשרה לצוות שעומד מאחורי המחקר הזה להתמקד בשלבים המוקדמים ביותר של היווצרות פלנטרית.

'אנחנו צריכים לצפות במערכות צעירות מאוד כדי ללכוד באמת את הרגע שבו נוצרים כוכבי לכת', אמר בוקלטי. הקשר המעוות הזה שבו נפגשות הזרועות הספירליות של הדיסק המקיף של AB Aurigae, קרוב ככל שהגענו ללכוד את הרגע הזה.

ספירלות אלו מצביעות על לידתו של כוכב לכת תינוק. הסיבה לכך היא שלמסה של כוכב הלכת יש השפעה על הגז והאבק הפחות צפופים בדיסק. בעיקרו של דבר, כוכב הלכת בועט בחומר שבדיסק, ויוצר גל גלוי: הספירלות.



'הפיתול של הספירלה משוחזר בצורה מושלמת עם מודל של גל צפיפות מונע על ידי כוכבי לכת כאשר מתייחסים להשפעות ההקרנה.'

מתוך המחקר 'עדות אפשרית להיווצרות כוכבי לכת מתמשכת ב-AB Aurigae.'

לדברי עמנואל די פולקו מהמעבדה לאסטרופיזיקה של בורדו (LAB), צרפת, שהשתתף במחקר זה, כוכבי הלכת הצעירים יוצרים 'הפרעות בדיסק בצורת גל, קצת כמו עקבות של סירה על אגם .' וכשהכוכב הצעיר מסתובב סביב הכוכב המרכזי, ההפרעות הללו הופכות לזרועות ספירליות.

התמונות של מערכת AB Aurigae מציגות את הדיסק סביבה. התמונה מימין היא גרסה מוגדלת של האזור המצוין בריבוע אדום בתמונה משמאל. הוא מראה את האזור הפנימי של הדיסק, כולל ה

התמונות של מערכת AB Aurigae מציגות את הדיסק סביבה. התמונה מימין היא גרסה מוגדלת של האזור המצוין בריבוע אדום בתמונה משמאל. הוא מראה את האזור הפנימי של הדיסק, כולל ה'פיתול' הצהוב-בוהק מאוד (מעוגל בלבן) שלדעת מדענים מסמן את המקום בו נוצר כוכב לכת. הפיתול הזה נמצא בערך באותו מרחק מכוכב AB Aurigae כמו נפטון מהשמש. העיגול הכחול מייצג את גודל המסלול של נפטון. התמונות התקבלו עם מכשיר SPHERE בטלסקופ Very Large של ESO באור מקוטב. קרדיט תמונה: ESO/Boccaletti et al, 2020

במאמרם מזהירים אותנו המחברים שאנו עדיין לומדים מה קורה בתוך הצעיפים המקיפים האלה המקיפים כוכבים צעירים. אנחנו עדיין בתחילת הימים של התבוננות במבנים האלה, והם לא בטוחים שהפיתול הזה הוא כוכב לכת.

'SPHERE סיפקה את התמונות העמוקות ביותר שהושגו אי פעם עבור AB Aur באור מפוזר. בין המבנים הרבים שעדיין לא מובנים, זיהינו לא רק את הזרועות הספירליות הפנימיות, אלא גם פתרנו תכונה בצורת פיתול בספירלה המזרחית בהפרדה של כ-30 au.'

האם הם בטוחים שזה כוכב לכת? לא בדיוק, אבל תכונת הטוויסט תואמת דוגמנות. 'הפיתול של הספירלה משוחזר בצורה מושלמת עם מודל של גל צפיפות מונע על ידי כוכבי לכת כאשר מתחשבים בהשפעות ההקרנה', כותבים המחברים.

תצפיות ראשוניות של AB Aurigae שנעשו עם ALMA, אך ללא SPHERE, הראו את זוג הזרועות הספירליות. אבל ALMA לבדה לא חשפה כל כך הרבה מידע. עם זאת, הוא חשף רמזים מגרים לכך שכוכבי לכת נוצרים.

תמונת ALMA של טבעת האבק (אדום) וספירלות הגזים (כחולות) של הדיסק המקיף AB Aurigae חושפות זרועות ספירליות גזיות בתוך מרווח אבק רחב, מה שמספק רמז להיווצרות כוכב לכת. מאת ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Tang et al. – https://www.almaobservatory.org/en/press-release/astronomers-found-spirals-inside-a-dust-gap-of-a-young-star-forming-disk/, CC BY 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=87359440

למרות ש-ALMA הוא כלי רב עוצמה, SPHERE הוא אפילו יותר חזק. הוא יכול לראות את האור הקלוש מאוד מגרגרי האבק, ואת פליטות המגיעות מהדיסק הפנימי. אסטרונומים הצליחו לראות את הפרטים בספירלות, ואת ה'פיתול' במרכזן.

'הפיתול צפוי מכמה מודלים תיאורטיים של היווצרות כוכבי לכת', אומרת שותפה לכותבת אן דוטרי, גם היא ב-LAB. 'זה מתאים לחיבור של שתי ספירלות - אחת מתפתלת פנימה למסלול כוכב הלכת, והשנייה מתרחבת כלפי חוץ - שמתחברות במיקום הפלנטה. הם מאפשרים לגז ואבק מהדיסק להצטבר אל הכוכב המתהווה ולגרום לו לגדול'.

הדיסק הוא מבנה משוכלל, ואסטרונומים צפו במבנים רבים אחרים בתוכה. שניים מהם היו מעניינים במיוחד, מסומנים f1 ו- f2 בתמונה זו. שתי אלו הן תמונות SPHERE, כל אחת עם סף עוצמה שונה. קרדיט תמונה: Boccaletti et al, 2020.

הדיסק הוא מבנה משוכלל, ואסטרונומים צפו במבנים רבים אחרים בתוכה. שניים מהם היו מעניינים במיוחד, מסומנים f1 ו- f2 בתמונה זו. שתי אלו הן תמונות SPHERE, כל אחת עם סף עוצמה שונה. קרדיט תמונה: Boccaletti et al, 2020.

יש מספיק תיאוריות שתומכות בהולדת כוכבי לכת בנקודת הפיתול. 'בשלב המוקדם של היווצרות כוכב הלכת, סימולציות הידרודינמיות מצביעות על כך שתהליך ההצטברות מייצר במיקום כוכב הלכת תבנית ספירלה פנימית וחיצונית עקב לינדבלד תהודה המושרה על ידי אינטראקציות בין דיסק לכוכב', כותב הצוות.

אבל קשה היה להשיג את העדויות התצפיתיות לגיבוי של הכל. מחקר זה מציג כמה מהתצפיות הטובות ביותר עד כה שמגבות את התיאוריה.

במסקנתם כותבים המחברים '...תצפיות ה-SPHERE של AB Aur באור מפוזר בשילוב עם נתוני ALMA במשטר התרמי מספקות עדות חזקה לכך שאנו למעשה עדים להיווצרות מתמשכת של כוכבי לכת המתגלה על ידי הזרועות הספירליות הקשורות אליו.'

אבל זה עדיין לא הוכח. 'יידרשו תצפיות נוספות כדי לאשר תוצאה זו ולהפיק הערכות מסה טובות יותר עבור כוכבי לכת פוטנציאליים במיקום זה.'

ייתכן שתצפיות נוספות אלה לא יהיו רחוקות מדי בעתיד. ה-ESO טלסקופ גדול במיוחד (ELT) אמור לראות אור ראשון בשנת 2025. עם א מראה 39 מטר , ה-ELT יהווה דחיפה עצומה לכוח התצפית האסטרונומי שלנו.

'עלינו להיות מסוגלים לראות באופן ישיר ומדויק יותר כיצד הדינמיקה של הגז תורמת להיווצרות כוכבי לכת', סיכם הסופר הראשי בוקלטי.

יותר: