Srážky komet vysvětlují překvapivý objev oblaku plynu v okolí mladé hvězdy

ESO 008/14 tisková zpráva

ALMA odhalila záhadný oblak plynu ve zbytkovém prachovém disku kolem hvězdy Beta Pictoris

Astronomové využívající radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) v severním Chile oznámili nečekaný objev oblaku oxidu uhelnatého v prachovém disku kolem hvězdy Beta Pictoris. Jedná se o překvapivé pozorování, neboť se předpokládá, že molekuly tohoto plynu velmi rychle zanikají působením záření hvězdy. Musí tedy existovat nějaký proces, kterým se obsah oxidu uhelnatého neustále doplňuje – pravděpodobně jde o časté kolize malých ledových objektů jako jsou kometární jádra. Nové výsledky byly zveřejněny ve vědeckém časopise Science.

Beta Pictoris je relativně blízká hvězda snadno pozorovatelná na jižní obloze pouhým okem. Tato stálice je považována za prototyp mladého planetárního systému – ve vzdálenosti 1,2 miliardy kilometrů od ní obíhá obří planeta a Beta Pictoris byla jednou z prvních hvězd, u které se podařilo potvrdit, že je obklopena rozsáhlým zbytkovým prachovým diskem [1].  

Nová pozorování provedená nedávno pomocí teleskopu ALMA ukázala, že disk je prostoupen oxidem uhelnatým. Je paradoxem, že této plyn – tak škodlivý pro člověka – by mohl naznačovat, že planetární systém Beta Pictoris by se v budoucnu mohl stát vhodným hostitelem života. Bombardování planet kometárními jádry, které zde právě probíhá, je pravděpodobně obohacuje o velké množství životadárné vody [2].

Molekuly oxidu uhelnatého však velmi snadno a rychle zanikají v důsledku interakce se zářením hvězdy – v místech, kde byl oblak v disku u Beta Pictoris objeven, může plyn existovat jen stovky let. Takže je naprostým překvapením, že jej pozorujeme u 20 milionů let staré hvězdy. Kde se tedy plyn bere a proč tam stále je?

„Pokud nepozorujeme nějaké neobvyklé období ve vývoji hvězdného systému Bata Pictoris, musí být obsah oxidu uhelnatého v disku nějakým způsobem neustále doplňován“, říká Bill Dent, astronomický pracovník ESO (Joint ALMA Office, Santiago, Chile) a hlavní autor článku, který byl zveřejněn ve vědeckém časopise Science. „Nejbohatším zdrojem oxidu uhelnatého v mladých planetárních systémech jsou srážky ledových těles – od kometárních jader až po velké objekty podobné trpasličím planetám.“

Rychlost zániku těchto objektů však musí byt velmi vysoká: „Abychom dostali množství oxidu uhelnatého, které pozorujeme, musel by počet jednotlivých srážek být skutečně mimořádný – ke kolizím by muselo docházet každých pět minut,“ poznamenal spoluautor článku, astronom Aki Roberge (Goddard Research Center, NASA, Greenbelt, USA). „Takto vysoký počet kolizí by byl možný jen ve velmi hustém a hmotném shluku komet.“

Pozorování pomocí ALMA však přinesla i další překvapení. Nejen že se podařilo objevit oxid uhelnatý, ale bylo možné zmapovat jeho rozložení v rámci disku, a to díky schopnosti teleskopu ALMA paralelně měřit jak pozici tak rychlost. Podle těchto pozorování se plyn koncentruje do jednoho kompaktního oblaku. Nachází se asi 13 miliard kilometrů od hvězdy, což odpovídá asi trojnásobku vzdálenosti Neptunu od Slunce. Proč oxid uhelnatý vytváří mohutný oblak v takto velké vzdálenosti od hvězdy zůstává záhadou. 

„Tento oblak představuje důležitou indicii k pochopení procesů ve vnějších částech tohoto mladého planetárního systému,“ říká astronom Mark Wyatt (University of Cambridge, UK), spoluautor článku. A pokračuje vysvětlením dvou možných způsobů vzniku takového oblaku: „Buď může docházet ke gravitačnímu ovlivňování dosud nepozorovanou planetou o velikosti Saturnu, která svou silou koncentruje kometární jádra a způsobuje jejich kolize v relativně malém objemu prostoru, a nebo se jedná o pozůstatek jedné nedávné katastrofické kolize ledových objektů o velikosti Marsu.“    

Obě možnosti však astronomy naplňují optimismem – v systému Beta Pictoris by mohlo čekat na objevení i několik dalších planet. „Oxid uhelnatý, to je jen začátek – můžou se zde vyskytovat další složitější pre-organické molekuly, které se rovněž uvolňují z těchto ledových těles“, dodává Roberge.

Další pozorování pomocí dalekohledu ALMA, který je stále ještě nedosahuje svého maximálního výkonu, jsou již naplánována. Měla by přinést nový pohled na tento zajímavý planetární systém a pomoci nám tak pochopit, jaké podmínky panovaly při zrodu naší Sluneční soustavy.

Zdroj

Poznámky

[1] Mnoho hvězd je obklopeno oblaky prachu, které označujeme jako zbytkový disk. Jedná se o pozůstatky kaskádových kolizí kamenných objektů na oběžné dráze kolem hvězdy. K podobným jevům dochází (v mnohem menším měřítku) i v hlavním pásu planetek kolem Slunce. Starší pozorování systému Beta Pictoris viz: eso1024 a eso0842.

[2] Komety obsahují zmrzlý oxid uhelnatý, oxid uhličitý, čpavek a metan, ale hlavní složkou je směs vodního ledu a prachových částic.

Další informace

Mezinárodní astronomická observatoř ALMA je společným projektem Evropy, Severní Ameriky a východní Asie ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je za Evropu financována ESO, za severní Ameriku NSF (National Science Foundation) ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a s NSC (National Science Council of Taiwan) a za východní Asii NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu. Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze Severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, plánování a provoz teleskopu ALMA.

Výzkum byl prezentován v článku “Molecular Gas Clumps from the Destruction of Icy Bodies in the β Pictoris Debris Disk”, který vyšel ve vědeckém časopise Science 6. března 2014.

Složení týmu: W.R.F. Dent (Joint ALMA Office, Santiago, Chile [JAO]), M.C. Wyatt (Institute of Astronomy, Cambridge, UK [IoA]), A. Roberge (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbank, USA), J.-C. Augereau (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble, Francie [IPAG]), S. Casassus (Universidad de Chile, Santiago, Chile), S. Corder (JAO), J.S. Greaves (University of St. Andrews, UK), I. de Gregorio-Monsalvo (JAO), A. Hales (JAO), A.P.Jackson (IoA), A. Meredith Hughes (Wesleyan University, Middletown, USA), A.-M. Lagrange (IPAG), B. Matthews (National Research Council of Canada, Victoria, Kanada) a D. Wilner (Smithsonian Astrophysical Observatory, Cambridge, USA).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy a v současnosti nejproduktivnější pozemní astronomická observatoř. ESO podporuje celkem 15 členských zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a úspěšný chod výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také vedoucí úlohu při podpoře a organizaci spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal provozuje Velmi velký teleskop (VLT), což je nejvyspělejší astronomická observatoř pro viditelnou oblast světla, a také dva další přehlídkové teleskopy. VISTA pracuje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým dalekohledem na světě, dalekohled VST (VLT Survey Telescope) je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy výhradně ve viditelné části spektra. ESO je evropským partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Pro viditelnou a blízkou infračervenou oblast ESO rovněž plánuje nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 metrů, který se stane „největším okem do vesmíru“.

Odkazy

• vědecký článek
• NRAO - tisková zpráva
• NASA - tisková zpráva
• snímky dalekohledu ALMA
• další informace o projektu ALMA

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Bill Dent; Joint ALMA Office; Santiago, Chile; Email: wdent@alma.cl

Richard Hook; ESO, Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1408. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.