2017.05.23. - Az ALMA is lefényképezte a Fomalhaut körüli jeges porgyűrűt

Az ALMA antennarendszerrel végzett észlelések alapján elkészítették a Naprendszertől 25 fényévre lévő Fomalhaut körüli porgyűrű képét, ami először mutatja teljességében szubmilliméteres hullámhosszon is a jeges objektumot.

Egy nemzetközi kutatócsoport az ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) antennarendszerrel végzett megfigyelések alapján megalkotta a fiatal Fomalhaut nevű csillagot övező porgyűrű első teljes, az objektumot szubmilliméteres/milliméteres hullámhosszakon mutató képét. A figyelemre méltóan határozott kontúrokkal feltűnő gáz- és törmelékgyűrűt nagy valószínűséggel a 25 fényévre lévő bolygórendszer szélén zajló üstökösütközések hozták létre és táplálják.

Amikor az ALMA 2012-ben a Fomalhautra pillantott, az antennarendszert még építették, ezért a törmelékkorongnak nagyjából csak a felét látta. Bár a korai megfigyelés főként tesztcélokat szolgált, már ez alapján is felsejlett a diszk természete és lehetséges eredete. Az új ALMA-észlelésekből azonban a ragyogó porsáv teljes képe is kirajzolódott, és úgy tűnik, hogy kémiai hasonlóság van jeges tartalma és a Naprendszerünk üstökösei között. A kutatás vezetője, Meredith MacGregor (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) szerint a porgyűrű jól definiált alakja a benne rejtőző bolygórendszerről is sok információval szolgálhat.

A Fomalhaut viszonylag közeli csillag, a rendszere pedig egyike annak a körülbelül húsznak, amelyről közvetlen felvételt sikerült készíteni. A teljes rendszer mintegy 440 millió éves, azaz kora csak tizede a Naprendszerének. Az ALMA új képe alapján a csillagtól nagyjából 20 milliárd kilométerre húzódó ragyogó jeges porgyűrű szélessége körülbelül 2 milliárd kilométer.

A Fomalhaut rendszerének kompozit képe. Az ALMA adatai a csillagtól távol húzódó excentrikus törmelékkorongot soha nem látott részletességgel rajzolták ki (narancssárga szín). A középpontban a Napnál körülbelül kétszer nagyobb tömegű csillag nem feloldott képe látható. A Hubble-űrtávcső optikai tartományban végzett észleléseiből rekonstruált látványt kék szín kódolja. A csillagot övező fekete régió a koronagráf maszkja, amivel a Hubble-észlelések alatt kitakarták a csillag egyébként mindent elnyomó fényét.
[ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. MacGregor; NASA/ESA Hubble, P. Kalas; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)]

A törmelékkorongok a fiatal csillagok körül nagyon gyakran előforduló képződmények, a bolygórendszerek történetének dinamikus, ugyanakkor rendkívül kaotikus korszakát jelképezik. Az elképzelések szerint az éppen formálódó rendszerek külső régióiban zajló üstökös- és planetezimál-ütközések következtében alakultak ki, ennek a folyamatnak a törmelékei. A bennük keringő porszemcsék elnyelik a központi csillag sugárzását, majd azt a milliméteres hullámhossz-tartományban sugározzák ki, ahol az ALMA is észlel.

Az új ALMA-adatok és részletes számítógépes modellszámítások alapján a kutatók meg tudták határozni a Fomalhaut körüli gyűrű pontos elhelyezkedését, szélességét és geometriáját. MacGregor szerint a kapott paraméterek megerősítik azt, hogy egy ilyen keskeny gyűrű nagy valószínűséggel a rendszer bolygóinak gravitációs hatására alakul ki.

A csoport egyik tagja, Luca Matrà (University of Cambridge) szerint az új adatok lehetővé tették annak megállapítását is, hogy a Fomalhaut körül a szénmonoxid és a széndioxid együttes gyakorisáha nagyjából ugyanaz, mint a Naprendszer üstökösei esetében. Ez a kémiai hasonlóság az üstökösök kialakulási körülményeinek hasonlóságát is jelentheti a Fomalhaut és a Nap bolygórendszerében. Matrà és kollégái úgy vélik, hogy a gázok vagy folyamatos, vagy a Hale-Bopp tömegét több százszorosan meghaladó szuperüstökösök egyszeri ütközésének eredményeként szabadulhattak fel.

A Fomalhaut körüli jól definiált törmelékkorong léte és annak ismerős kémiai összetétele arra utalhat, hogy a rendszer éppen az ún. kései nagy bombázásnak nevezett fázisban van, amelyen a Naprendszer is átment úgy 4 milliárd évvel ezelőtt, amikor a Földbe és a többi bolygóba "rutinszerűen" csapódtak be azok a kisbolygók és üstökösök, amelyek törmelékként a rendszer kialakulásának időszakából maradtak vissza.

Húsz évvel ezelőtt a milliméteres/szubmilliméteres hullámhosszakat letapogató legjobb teleszkópok csak elnagyolt képét tudták megrajzolni a Fomalhaut körül keringő porszemcséknek. Az ALMA teljes kapacitását kihasználva most az egész porgyűrűt sikerült feltérképezni. Egy nap pedig talán a porszemcsék pályáját igazító bolygókat is megpillanthatjuk, húzta meg a szakadatlan fejlődés ívét Paul Kalas (University of California at Berkeley), a program vezető kutatója.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2017.05.18.