European Southern Observatory (ESO) a lansat o colecție uimitoare de imagini ale discurilor circumstanțiale care înconjoară stele tinere. Imaginile au fost surprinse cu instrumentul SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) de pe foarte mare telescop al ESO (VLT) din Chile. Ne uităm de foarte mult timp la imagini cu discuri circumstanțiale, dar această colecție dezvăluie varietatea fascinantă de forme pe care le pot lua aceste discuri.
Avem un model acceptat pe scară largă de formare a stelelor, susținut de dovezi ample, inclusiv imagini ca acestea din ESO. Modelul începe cu un nor de gaz și praf numit nor molecular uriaș. În acel nor, un buzunar de gaz și praf începe să se coaguleze. În cele din urmă, întrucât gravitația face ca materialul să cadă spre interior, buzunarul devine mai masiv și exercită și mai multă atracție gravitațională. În continuare se adaugă mai mult gaz și praf.
Materialul care intră, de asemenea, oferă un anumit impuls unghiular în buzunar, ceea ce provoacă rotirea. Odată acumulat suficient material, fuziunea se aprinde și se naște o stea. În acel moment, există o proto-stelă în interiorul norului, cu gazul și praful neutilizate rămânând într-un inel rotativ în jurul proto-stelei. Acel stânga deasupra inelului rotativ se numește disc circumstelar, din care în cele din urmă se formează planete.
Există și alte imagini cu discuri circumstanțiale, dar au fost provocatoare să le surprindă. Pentru a imagina orice detaliu în discuri este necesară blocarea luminii stelei din centrul discului. Acolo intervine SPHERE.
SPHERE a fost adăugată la Telescopul foarte mare al ESO din 2014. Treaba principală este aceea de a imagina direct exoplanetele, dar are și capacitatea de a capta imagini ale discurilor circumstanțiale. Pentru a face acest lucru, separă două tipuri de lumină: polarizată și nepolarizată.
Lumina provenind direct de la o stea - în aceste imagini, o stea tânără încă înconjurată de un disc circumstanțial - este nepolarizată. Dar odată ce lumina stelară este împrăștiată de materialul din discul în sine, lumina devine polarizată. SPHERE, după cum sugerează și numele său, este capabil să separe cele două tipuri de lumină și să izoleze doar lumina de pe disc. Așa instrumentul surprinde imagini atât de fascinante ale discurilor.
De când a devenit clar că exoplanetele nu sunt rare și că majoritatea stelelor - poate toate stelele - au planete care le orbitează, înțelegând formarea sistemului solar a devenit un subiect fierbinte. Problema a fost că nu putem vedea cu adevărat că se întâmplă în timp real. Putem privi propriul nostru sistem solar și alte altele complet formate și putem face ghiciri despre cum s-au format. Însă formarea planetei este ascunsă în interiorul acelor dezgrijiri. Vizionarea acestor discuri este crucială pentru a înțelege legătura dintre proprietățile discului în sine și planetele care se formează în sistem.
Discurile imaginate în această colecție provin în cea mai mare parte dintr-un studiu numit sondajul DARTTS-S (Discuri ARound T Tauri Stars with SPHERE). Stelele T Tauri sunt stele tinere mai mici de 10 milioane de ani. La acea vârstă, planetele sunt încă în proces de formare. Stelele variază între 230 și 550 de ani lumină distanță de Pământ. În termeni astronomici, este destul de aproape. Dar lumina strălucitoare orbitoare a stelelor face încă foarte dificilă captarea luminii slabe a discurilor.
Una dintre imagini nu este o stea T Tauri și nu este din studiul DARTTS-S. Discul din jurul stelei GSC 07396-00759, din imaginea de mai sus, este de fapt din sondajul SHINE (SpHere INfrared survey pentru Exoplanets), deși imaginile în sine au fost surprinse cu SPHERE. GSC 07396-00759 este o stea roșie care face parte dintr-un sistem de stele multiple care a făcut parte din studiul DARTTS-S. Lucrul nedumerit este că steaua roșie are aceeași vârstă cu steaua T TAURI din același sistem, dar inelul din jurul stelei roșii este mult mai evoluat. De ce cele două discuri din jurul a două stele de aceeași vârstă sunt atât de diferite una de cealaltă din punct de vedere al scării timpului, iar evoluția este un puzzle și este unul dintre motivele pentru care astronomii doresc să studieze aceste discuri mult mai îndeaproape.
Putem studia propriul nostru sistem solar și să analizăm pozițiile și caracteristicile planetelor și centurii de asteroizi și a centurii Kuiper. Din aceasta putem încerca să ghicim cum s-a format totul, dar singura noastră șansă de a înțelege cum s-a reunit totul este să privim alte sisteme solare mai tinere pe măsură ce se formează.
Instrumentul SPHERE, precum și alte instrumente viitoare precum Telescopul spațial James Webb, ne vor permite să analizăm discurile circumstanțiale din jurul altor stele și să ștergem detaliile formării planetare. Aceste imagini noi de la SPHERE sunt un gust tentant de detalii și varietate pe care ne putem aștepta să le vedem.
