Nauji stebėjimai infraraudonųjų spindulių šviesoje rodo, kad neseniai įvyko didžiulis susidūrimas

Nuo devintojo dešimtmečio planetų sistema aplink žvaigždę Beta Pictoris ir toliau žavėjo mokslininkus. Net ir po dešimtmečių trukusių studijų jie vis dar turi staigmenų.

NASA's James Webb kosminis teleskopas Tai atvėrė naują įdomų skyrių Beta Pic istorijoje, kuriame yra naujos informacijos apie šiukšlių diskų susidarymą ir dar nematytą dulkių pėdsaką, primenantį katės uodegą. Astronomų komanda iškėlė hipotezę, kad ši savybė yra palyginti naujas planetų sistemos papildymas – uodega, kuri nėra tokia sena kaip laikas.

NASA James Webb kosminis teleskopas nufotografavo Beta Pictoris žvaigždžių sistemą. Webb's MIRI (vidutinis infraraudonųjų spindulių instrumentas) leido astronomų komandai ištirti Beta Pic pirminių ir antrinių nuolaužų diskų sudėtį – pastarąją savybę anksčiau aptiko Hablo kosminis teleskopas.
Netikėtai Webb infraraudonųjų spindulių galimybės aptiko naują Beta Pic sistemos savybę: vingiuotą dulkių šaką, primenančią katės uodegos formą. Ši uodega, kurią galima pastebėti tik MIRI duomenimis, tęsiasi nuo pietvakarinės antrinio šiukšlių disko dalies ir, kaip manoma, tęsiasi 10 milijardų mylių.
Dulkės, sudarančios uodegą, gali būti panašios į medžiagą, esančią mūsų Saulės sistemos kometų ir asteroidų paviršiuose. Norint suprasti katės uodegos kilmę, reikia daugiau analizės, nors komanda mano, kad dėl to kaltas dulkes sukeliantis įvykis, pvz., asteroidų, kometų ar planetezimalų susidūrimai.
Vaizdo kreditas: NASA, ESA, CSA, STScI, Christopheris Starkas (NASA-GSFC), Kellenas Lawsonas (NASA-GSFC), Jensas Kammereris (ESO), Marshallas Perrinas (STScI)

Webb kosminis teleskopas Beta Picturis sistemoje aptinka dulkėtą „katės uodegą“

Beta Picturis, jauna planetų sistema, esanti vos už 63 šviesmečių, ir toliau domisi mokslininkais net ir po dešimtmečius trukusių nuodugnių tyrimų. Jame yra pirmasis dulkių diskas, nufotografuotas aplink kitą žvaigždę – nuolaužų diskas, susidaręs susidūrus asteroidams, kometoms ir mažoms planetoms. NASA pastabos Hablo kosminis teleskopas Atskleisti a Antras šiukšlių diskas Šioje sistemoje jis yra pakreiptas išorinio disko atžvilgiu, kuris pirmą kartą buvo pastebėtas. Dabar astronomų komanda, naudodama NASA Jameso Webbo kosminį teleskopą Beta Pictoris sistemai (Beta Pic), atrado naują, dar nematytą struktūrą.

Komanda, vadovaujama Isabel Rebolledo iš Astrobiologijos centro Ispanijoje, naudojo Webb's NIRCam (artimųjų infraraudonųjų spindulių kamerą) ir MIRI (vidutinio infraraudonųjų spindulių instrumentą), kad ištirtų pirminių ir antrinių šiukšlių diskų, anksčiau aptiktų Beta Pic, sudėtį. Rezultatai pranoko jų lūkesčius, atidengdami staigiai pasvirusią dulkių šaką, panašią į katės uodegą, besitęsiančią nuo pietvakarinės antrinio nuolaužų disko dalies.

„Beta Pictoris yra nuolaužų diskas, kuriame yra viskas: jis turi tikrai ryškią, artimą žvaigždę, kurią galime gerai ištirti, sudėtingą žvaigždžių vandenyno aplinką su kelių komponentų disku, egzokometomis ir pora vaizduotų egzoplanetų“, – sakė Rebolledo. . Pagrindinis tyrimo autorius. „Nors šiame bangos ilgio diapazone iš Žemės buvo atlikti ankstesni stebėjimai, jie neturėjo tokio jautrumo ir erdvinės skiriamosios gebos, kaip dabar su Webb, todėl jie šios funkcijos neaptiko.

Tai animacija, vaizduojanti katės uodegos formavimąsi, kaip iškėlė astronomų komanda. Apskaičiuota, kad ši struktūra, matoma pietvakarinėje Beta Pic antrinio nuolaužų disko dalyje, tęsiasi 10 milijardų mylių.

Mokslininkai iškelia hipotezę, kad katės uodega atsirado dėl dulkių atsiradusio įvykio, pavyzdžiui, smūgio, įvykusio vos prieš šimtą metų. Iš pradžių susidariusios dulkės skrieja ta pačia orbitos kryptimi kaip ir jų šaltinis, o vėliau pradeda plisti. Starlight greičiau nustumia mažesnes, smulkesnes dulkių daleles nuo žvaigždės, o didesni grūdeliai nejuda tiek daug, sukurdami dulkių pėdsaką.

Žvelgiant iš krašto perspektyvos, staigus katės uodegos pakreipimas yra optinė apgaulė. Mūsų perspektyva kartu su uodegos išlinkimu sukuria stebimą kampą, o iš tikrųjų dulkių ūseliai palieka diską tik penkių laipsnių nuolydžiu.

Vaizdo kreditas: NASA, ESA, CSA, STScI, Ralphas Crawfordas (STScI)

Žvaigždės vaizdas buvo patobulintas naudojant Webb

Netgi naudojant Webb arba JWST, žiūrėti į Beta Pic reikiamo bangos ilgio diapazone – šiuo atveju vidutinio infraraudonųjų spindulių – buvo labai svarbu aptikti katės uodegą, nes ji pasirodė tik MIRI duomenyse. Webb vidutinio infraraudonųjų spindulių duomenys taip pat atskleidė temperatūrų skirtumus tarp dviejų Beta Pic diskų, kurie greičiausiai atsirado dėl sudėties skirtumų.

„Mes nesitikėjome, kad Webbas atskleis, kad aplink Beta Pic yra dviejų skirtingų tipų medžiaga, tačiau MIRI mums aiškiai parodė, kad medžiaga iš antrinio disko ir katės uodegos yra karštesnė nei pagrindinis diskas“, – sakė Christopheris Starkas. vienas iš tyrimo bendraautorių. – NASA Goddardo kosminių skrydžių centro Greenbelt, Merilando, tyrimo autorius. „Dulkės, sudarančios šį diską ir uodegą, turi būti labai tamsios, todėl mes negalime jų lengvai pamatyti matomais bangos ilgiais, tačiau infraraudonųjų spindulių viduryje jos švyti.

Siekdama paaiškinti aukštesnę temperatūrą, komanda padarė išvadą, kad dulkės gali būti labai porėtos „terminės organinės medžiagos“, panašios į medžiagą, randamą mūsų Saulės sistemos kometų ir asteroidų paviršiuose. Pavyzdžiui, išankstinė NASA asteroido Bennu paimtos medžiagos analizė Oziris Reksas Misija nustatė, kad jis yra labai tamsus ir daug anglies, kaip ir tai, ką MIRI atrado Beta Pic.

Anotuota Beta Pictoris vaizdo, padaryto Webb's MIRI (vidutinio infraraudonųjų spindulių instrumento), versija. Koronografas (juodas apskritimas ir du maži diskai) buvo naudojamas blokuoti centrinės žvaigždės šviesą. Kai kurios funkcijos yra paryškintos ir klasifikuojamos.
Virš oranžinio pagrindinio šiukšlių disko nubrėžta balta linija, kuri vadinama „pagrindinio disko lygiu“. Plonas mėlynai žalias diskas pasviręs maždaug penkis laipsnius prieš laikrodžio rodyklę, palyginti su oranžiniu pirminiu disku, ir pažymėtas mėlynai žalia linija, vadinama „išplėstu antriniu disku“. Kai kurios pilkos medžiagos, surinktos netoli centro, viršutiniame dešiniajame kampe sudaro išlenktą bruožą, pažymėtą geltona linija, vadinama „katės uodega“.
Mastelio juosta rodo, kad Beta Pic diskai apima šimtus astronominių vienetų (AU), kur vienas AU reiškia vidutinį atstumą tarp Žemės ir Saulės. (Mūsų Saulės sistemoje Neptūnas skrieja 30 AU atstumu nuo Saulės.) Šiame paveikslėlyje 15,5 mikronų šviesa yra žalsvai mėlyna, o 23 mikronų – oranžinė (filtrai F1550C ir F2300C atitinkamai).
Vaizdo kreditas: NASA, ESA, CSA, STScI, Christopheris Starkas (NASA-GSFC), Kellenas Lawsonas (NASA-GSFC), Jensas Kammereris (ESO), Marshallas Perrinas (STScI)

Dėl mįslingos uodegos atsiradimo reikia tolesnių tyrimų

Tačiau išlieka didelis klausimas: kuo būtų galima paaiškinti katės uodegos formą – unikaliai išlenktą bruožą, skirtingai nuo to, kas matoma diskuose aplink kitas žvaigždes?

Rebolledo ir komanda sukūrė skirtingus scenarijus, bandydami imituoti katės uodegą ir atskleisti jos kilmę. Nors reikia daugiau tyrimų ir bandymų, komanda pateikia tvirtą hipotezę, kad katės uodega yra tik prieš šimtą metų įvykusio dulkes gaminančio įvykio rezultatas.

„Kažkas atsitinka – pavyzdžiui, susidūrimas – ir susidaro daug dulkių“, – sako Marshall Perrin, tyrimo bendraautoris iš Kosminio teleskopo mokslo instituto Baltimorėje, Merilando valstijoje. „Iš pradžių dulkės skrieja ta pačia orbitos kryptimi kaip ir jų šaltinis, tačiau jos taip pat pradeda sklisti. Šviesa iš žvaigždės greičiau nustumia nuo žvaigždės mažesnes smulkesnes dulkių daleles, o didesni grūdeliai ne tiek juda. sukuriant ilgus dulkių ūselius.“ .

„Katės uodegos bruožas yra gana neįprastas, o kreivumą sunku atkurti dinamiškame modelyje“, – paaiškino Starkas. „Mūsų modeliui reikalingos dulkės, kurias galima labai greitai išstumti iš sistemos, o tai vėlgi rodo, kad jis pagamintas iš ugniai atsparių organinių medžiagų.

Iliustratyvus Beta Pictoris žvaigždžių sistemos vaizdas, darytas naudojant Webb's MIRI (vidutinio infraraudonųjų spindulių instrumentą), su kompaso rodyklėmis, mastelio juosta ir spalvos klavišu.
Šiaurinės ir rytinės kompaso rodyklės rodo vaizdo kryptį danguje. Atkreipkite dėmesį, kad ryšys tarp šiaurės ir rytų danguje (žiūrint iš apačios) yra apverstas, palyginti su krypties rodyklėmis Žemės žemėlapyje (žiūrint iš viršaus).
Mastelio juosta pažymėta astronominiais vienetais ir lanko sekundėmis. Vienas AU yra vidutinis atstumas tarp Žemės ir Saulės. (Mūsų Saulės sistemoje Neptūnas skrieja 30 astronominių vienetų atstumu nuo Saulės.) Lanko sekundės yra kampinio atstumo danguje matas. Viena lanko sekundė yra lygi 1/3600 vieno lanko laipsnio. (Mėnulio kampinis skersmuo yra apie 0,5 laipsnio.) Tikrasis objekto, dengiančio vieną lanko sekundę danguje, dydis priklauso nuo jo atstumo nuo teleskopo.
Šiame paveikslėlyje rodomi nematomi vidutiniai infraraudonųjų spindulių bangos ilgiai, paverčiami matomos šviesos spalvomis. Spalvos klavišas rodo, kurie MIRI filtrai buvo naudojami renkant šviesą. Kiekvieno filtro pavadinimo spalva yra matomos šviesos spalva, naudojama infraraudonųjų spindulių šviesai, praeinančiam per tą filtrą, atvaizduoti.
Vaizdo kreditas: NASA, ESA, CSA, STScI, Christopheris Starkas (NASA-GSFC), Kellenas Lawsonas (NASA-GSFC), Jensas Kammereris (ESO), Marshallas Perrinas (STScI)

Komandos pageidaujamas modelis aiškina aštrų uodegos kampą nuo ritulio kaip paprastą optinę iliuziją. Mūsų perspektyva su lenkta uodegos forma sukuria stebimą uodegos kampą, o iš tikrųjų materijos lankas iš disko iškyla tik penkių laipsnių nuolydžiu. Atsižvelgdama į uodegos ryškumą, komanda apskaičiavo, kad dulkių kiekis katės uodegoje prilygsta dideliam pagrindiniam asteroidų diržui, išsidėsčiusiam 10 milijardų mylių.

Neseniai įvykęs dulkių susidarymo įvykis Beta Pic šiukšlių diskuose taip pat galėtų paaiškinti naujai pastebėtą asimetrinį pakreipto vidinio disko išplėtimą, kaip parodyta MIRI duomenyse ir matoma tik priešingoje uodegos pusėje. Pastarojo meto dulkių susidarymas taip pat gali būti atsakingas už anksčiau pastebėtą ypatybę Atacama didelio milimetro / submilimetrų masyvas 2014 m: anglies monoksido (CO) masė, esanti šalia katės uodegos. Kadangi žvaigždės spinduliuotė anglies dioksidą turi suskaidyti maždaug per šimtą metų, vis dar esanti dujų koncentracija gali būti išlikęs to paties įvykio įrodymas.

„Mūsų tyrimai rodo, kad „Beta Pic“ gali būti aktyvesnė ir chaotiškesnė, nei manėme anksčiau“, – sakė Starkas. „James Webb kosminis teleskopas ir toliau stebina mus, net ir žiūrint į gerai ištirtus objektus. Turime visiškai naują langą šiose planetinėse sistemose.”

Šie rezultatai buvo pristatyti spaudos konferencijoje 243-ajame Amerikos astronomijos draugijos susitikime Naujajame Orleane, Luizianoje.

Stebėjimai buvo atlikti kaip 1411 garantuoto laiko stebėjimo programos dalis.

James Webb kosminis teleskopas yra pirmaujanti pasaulyje kosmoso mokslo observatorija. Webbas sprendžia mūsų saulės sistemos paslaptis, žvelgia už tolimų pasaulių aplink kitas žvaigždes ir tyrinėja paslaptingas mūsų visatos struktūras ir kilmę bei mūsų vietą joje. WEB yra tarptautinė programa, kuriai vadovauja NASA kartu su partneriais Europos kosmoso agentūra (ESA).Europos kosmoso agentūra) ir Kanados kosmoso agentūra.