Prachový disk čeří tajemné vlny

ESO 038/15 tisková zpráva

V prachovém disku kolem nedaleké hvězdy vědci objevili unikátní struktury

Na záběrech získaných pomocí dalekohledu ESO/VLT a kosmického teleskopu HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope) se astronomům podařilo objevit dosud neznámé struktury v prachovém disku kolem nedaleké hvězdy. Rychle se pohybující vlnové útvary v disku kolem hvězdy AU Microscopii se nepodobají ničemu, co bylo dosud pozorováno nebo předpovězeno. Původ a povaha těchto struktur představuje pro astronomy novou záhadu, kterou je potřeba vyřešit. Výsledky byly zveřejněny 8. října 2015 ve vědeckém časopise Nature.

Hvězda AU Microscopii (AU Mic) je mladou nedalekou stálicí, která je stále obklopena rozsáhlým zbytkovým prachovým diskem [1]. Studium těchto zbytkových disků může přinést mnoho důležitých informací o procesech formování planet.   

Astronomové hledali v disku kolem hvězdy AU Mic známky shluků nebo deformací, které mohou být vodítkem při odhadu polohy případných planet. V roce 2014 ke svému výzkumu využili vyššího výkonu a lepšího kontrastu, který poskytuje nově instalovaný přístroje SPHERE pracující ve spojení s dalekohledem ESO/VLT (Very Large Telescope). A objevili něco neobvyklého.  

„Naše pozorování ukázala něco nečekaného,“ vysvětluje hlavní autor článku Anthony Boccaletti (Observatoire de Paris, Francie). „Na snímcích získaných pomocí SPHERE se v disku objevila sada dosud nevysvětlených struktur, které mají tvar oblouku či vlny, což je něco naprosto nového. Žádná podobná pozorování dosud neexistují.“

Na nových snímcích byla patrná pětice oblouků v různých vzdálenostech od hvězdy, které připomínají vlny šířící se po vodní hladině. Poté, co byly tyto struktury nalezeny, zaměřili se členové týmu na starší snímky stejného disku, které pořídil kosmický teleskop HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope) v letech 2010 a 2011, ve snaze zjistit, zda byly tyto struktury zaznamenány již v minulosti [2]. Útvary se podařilo objevit i zde, ale ukázalo se, že se jejich vzhled během několika let nápadně změnil. Zdá se, že tyto vlny se docela rychle pohybují.

„Znovu jsme zpracovali snímky pořízené teleskopem HST a podařilo se nám získat informace potřebné ke sledování pohybu těchto podivných útvarů za poslední 4 roky,“ vysvětluje člen týmu Christian Thalmann (ETH Zürich, Švýcarsko). „Ukázalo se, že oblouky se pohybují směrem od hvězdy rychlostí přes 40 tisíc kilometrů za hodinu.“

Zdá se také, že se struktury ve větší vzdálenosti od hvězdy pohybují rychleji, než ty blíže. Minimálně trojice z šesti útvarů se pohybuje dost rychle na to, aby opustila sféru gravitačního vlivu mateřské hvězdy. Takto vysoká rychlost zároveň vylučuje, aby se jednalo o útvary způsobené například přítomností planet, které narušují strukturu disku svým oběhem kolem hvězdy. Musí se jednat o nějaký jiný proces, který hraje úlohu při urychlování vln na takto vysokou rychlost. A je to také známka, že zde pozorujeme skutečně něco neobvyklého [3].   

„Na tomto objevu je překvapivé snad úplně všechno,“ komentuje výsledky spoluautorka práce Carol Grady (Eureka Scientific, USA). „A protože nic podobného dosud nebylo ani pozorováno ani teoreticky předpovězeno, můžeme jen spekulovat v odpovědi na otázky, co vidíme a kde se to vzalo.“ 

Členové týmu v současnosti nemohou říci, co způsobilo záhadné vlny kolem této hvězdy. Zvážili a vyloučili řadu jevů, které by mohly pozorování vysvětit: kolizi dvou hmotných protoplanet, při které došlo k uvolněné velkého množství prachu, nebo vlnění způsobené nestabilitami gravitačního pole v systému.

Další myšlenky, které členové týmu vzali v úvahu, však vypadají nadějněji.

„Jedním z možných vysvětlení těchto podivných struktur je erupční aktivita centrální hvězdy. AU Mic je hvězda s vysokou erupční aktivitou – často a náhle uvolňuje z povrchu nebo jeho blízkosti mohutné záblesky energie,“ vysvětluje spoluautor článku Glenn Schneider (Steward Observatory, USA). „Taková erupce snad mohla vyvolat odezvu na planetě (pokud tam nějaká je), například odtrhnout určité množství hmoty z její atmosféry a tento materiál se nyní šíří diskem poháněn silou původní erupce.“ 

„Jsme opravdu spokojeni, že SPHERE je schopen zkoumat disky, jako je tento, již během prvního roku své činnosti,“ dodává Jean-Luc Beuzit, který je jednak spoluautorem tohoto článku, ale také vedoucím vývoje přístroje SPHERE.

Členové týmu plánují pokračovat v pozorování systému AU Mic pomocí přístroje SPHERE a dalších zařízení, včetně radioteleskopu ALMA, aby se pokusili nalézt odpověď na otázku, co se v disku děje. Prozatím však tyto podivné útvary zůstávají otevřenou záhadou.

Zdroj

Poznámky

[1] Hvězda AU Microscopii se nachází 32 světelných let od Země. Disk obsahuje v podstatě planetky, které byly následkem drastických kolizí rozdrobeny na prach. 

[2] Data byla získána zobrazovacím spektrografem STIS (Hubble’s Space Telescope Imaging Spectrograph).

[3] Boční pohled na disk komplikuje interpretaci těchto trojrozměrných struktur.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku s názvem “Fast-Moving Structures in the Debris Disk Around AU Microscopii”, který vyšel 8. října 2015 ve vědeckém časopise Nature.

Složení mezinárodního týmu: Anthony Boccaletti (Observatoire de Paris, CNRS, Francie), Christian Thalmann (ETH Zürich, Švýcarsko), Anne-Marie Lagrange (Université Grenoble Alpes, Francie; CNRS, IPAG, Francie), Markus Janson (Stockholm University, Švédsko; Max-Planck-Institut für Astronomie, Německo), Jean-Charles Augereau (Université Grenoble Alpes, Francie; CNRS, IPAG, Francie), Glenn Schneider (University of Arizona Tucson, USA), Julien Milli (ESO, Chile; CNRS, IPAG, Francie), Carol Grady (Eureka Scientific, USA), John Debes (STScI, USA), Maud Langlois (CNRS/ENS-L, Francie), David Mouillet (Université Grenoble Alpes, Francie; CNRS, IPAG, Francie), Thomas Henning (Max-Planck-Institut für Astronomie, Německo), Carsten Dominik (University of Amsterdam, Nizozemí), Anne-Lise Maire (INAF–Osservatorio Astronomico di Padova, Itálie), Jean-Luc Beuzit (Université Grenoble Alpes, Francie; CNRS, IPAG, Francie), Joe Carson (College of Charleston, USA), Kjetil Dohlen (CNRS, LAM, Francie), Markus Feldt (Max-Planck-Institut für Astronomie, Německo), Thierry Fusco (ONERA, France; CNRS, LAM, Francie), Christian Ginski (Sterrewacht Leiden, Nizozemí), Julien H. Girard (ESO, Santiago, Chile; CNRS, IPAG, Francie), Dean Hines (STScI, USA), Markus Kasper (ESO, Německo; CNRS, IPAG, Francie), Dimitri Mawet (ESO, Chile), Francois Ménard (Universidad de Chile, Chile), Michael Meyer (ETH Zürich, Švýcarsko), Claire Moutou (CNRS, LAM, Francie), Johan Olofsson (Max-Planck-Institut für Astronomie, Německo), Timothy Rodigas (Carnegie Institution of Washington, USA), Jean-Francois Sauvage (ONERA, Francie; CNRS, LAM, Francie), Joshua Schlieder (NASA Ames Research Center, USA; Max-Planck-Institut für Astronomie, Německo), Hans Martin Schmid (ETH Zürich, Švýcarsko), Massimo Turatto (INAF–Osservatorio Astronomico di Padova, Itálie), Stephane Udry (Observatoire de Genève, Švýcarsko), Farrokh Vakili (Université de Nice-Sophia Antipolis, Francie), Arthur Vigan (CNRS, LAM, France; ESO, Chile), Zahed Wahhaj (ESO, Chile; CNRS, LAM, France) and John Wisniewski (University of Oklahoma, USA).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

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

Anthony Boccaletti; LESIA, Observatoire de Paris, CNRS; Paris, France; Tel.: +33 145 07 7721; Email: anthony.boccaletti@obspm.fr

Jean-Luc Beuzit; Université Grenoble Alpes/ CNRS/ IPAG; Grenoble, France; Tel.: +33 4 76 63 55 20; Email: Jean-Luc.Beuzit@obs.ujf-grenoble.fr

Carol Grady; Eureka Scientific; USA; Tel.: +1 202 319 5315; Email: cagrady@comcast.net

Glenn Schneider; Steward Observatory, University of Arizona; Tucson, USA; Tel.: 1 520 621 5865; Email: gschneid@email.arizona.edu

Christian Thalmann; ETH; Zurich, Switzerland; Tel.: +41 44 633 71 79; Email: thalchr@phys.ethz.ch

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

Mathias Jäger; ESA/Hubble, Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 176 6239 7500; Email: mjaeger@partner.eso.org

autor: Jiří Srba