Webbův nový pohled na Beta Pictoris naznačuje nedávnou velkou kolizi

Christopher Stark z Goddard Space Flight Center (NASA) a jeho kolegové představili nové koronografické snímky z přístrojů NIRCam (Near-Infrared Camera) a MIRI (Mid-Infrared Instrument) na palubě vesmírného teleskopu Jamese Webba, které odhalují dosud neviděné struktury v disku materiálu kolem mladé hvězdy Beta Pictoris (β Pic). Jedná se o mladý planetární systém, který se nachází přibližně 63 světelných let od Země. Odhaduje se, že je pouze 20 milionů let starý a je známo, že hostí planetu typu plynného obra Beta Pictoris b.

V nové studii použili Christopher Stark a spoluautoři Webbovy přístroje NIRCam a MIRI ke zkoumání složení hlavního a sekundárního disku kolem Beta Pictoris. „Beta Pictoris je obklopena diskem, který má všechno: má opravdu jasnou, blízkou hvězdu, kterou můžeme velmi dobře studovat, a komplexní cirkumstelární prostředí s vícesložkovým diskem, exokometami a dvěma zobrazenými exoplanetami,“ uvedl astronom Isabel Rebollido z Astrobiology Center. „Přestože v tomto rozsahu vlnových délek již byla hvězda sledována ze Země, pozorování neměla citlivost a prostorové rozlišení, jaké máme nyní při použití Webbova teleskopu.“

Dokonce i u Webbova teleskopu byl pohled na Beta Pictoris ve správném rozsahu vlnových délek zásadní pro detekci dosud neviděné prachové stopy připomínající „kočičí ocas“ (cat´s tail), protože se objevil pouze v datech z přístroje MIRI. Webbova data ve středním infračerveném záření také odhalila rozdíly v teplotě mezi dvěma disky Beta Pictoris, což je pravděpodobně způsobeno rozdíly ve složení.

„Nečekali jsme, že Webbův teleskop odhalí, že kolem Beta Pictoris jsou dva různé typy materiálu, ale přístroj MIRI nám jasně ukázal, že materiál sekundárního disku a kočičího ocasu je žhavější než materiál hlavního disku,“ řekl Christopher Stark. „Prach, který tvoří disk a ohon, musí být velmi tmavý, takže ho ve viditelném světle nevidíme – ale ve střední infračervené oblasti září.“

K vysvětlení vyšší teploty astronomové vyvodili, že prach může být vysoce porézní „organický žáruvzdorný materiál“, podobný hmotě nacházející se na povrchu komet a asteroidů v naší Sluneční soustavě. Například předběžná analýza materiálu odebraného z asteroidu Bennu misí OSIRIS-REx zjistila, že je velmi tmavý a bohatý na uhlík, podobně jako to, co přístroj MIRI detekoval u Beta Pictoris.

Hlavní přetrvávající otázka však zůstává: co by mohlo vysvětlit tvar kočičího ocasu, jedinečně zakřiveného útvaru na rozdíl od toho, co je vidět na discích kolem jiných hvězd? Vědci modelovali různé scénáře ve snaze napodobit kočičí ocas a rozluštit jeho původ. Přestože je zapotřebí další výzkum a testování, tým předkládá silnou hypotézu, že kočičí ocas je výsledkem události produkce prachu, ke které došlo před pouhými sto lety.

„Charakter kočičího ocasu je velmi neobvyklý a reprodukovat zakřivení pomocí dynamického modelu bylo obtížné,“ řekl Stark. „Náš model vyžaduje prach, který lze ze systému vytlačit extrémně rychle, což opět naznačuje, že je vytvořen z organického žáruvzdorného materiálu. Dali jsme přednost modelu, který vysvětluje ostrý úhel ocasu od disku jako jednoduchou optickou iluzi. Naše perspektiva v kombinaci se zakřiveným tvarem ocasu vytváří pozorovaný úhel ocasu, zatímco ve skutečnosti se oblouk materiálu vzdaluje od disku pouze v pětistupňovém sklonu.“

Nedávná událost produkce prachu v oblasti disku Beta Pictoris by také mohla vysvětlit nově pozorované asymetrické prodloužení nakloněného vnitřního disku, jak je ukázáno na datech MIRI a je vidět pouze na opačné straně ocasu. „Náš výzkum naznačuje, že Beta Pictoris může být ještě aktivnější a chaotičtější, než jsme si dříve mysleli,“ řekl Stark. „Webbův teleskop nás nepřestává překvapovat, i když se dívá na ty nejlépe prozkoumané objekty. Máme tak zcela nové okno do těchto planetárních systémů.“

Výsledky byly prezentovány na 243. setkání Americké astronomické společnosti v New Orleans ve Spojených státech.

Zdroj: https://www.sci.news/astronomy/webbs-beta-pictoris-recent-massive-collision-12600.html a https://webbtelescope.org/contents/news-releases/2024/news-2024-101.html

autor: František Martinek