Astronomen die de Gemini South 8-meter telescoop in Chili gebruiken, hebben nieuwe details waargenomen in de stoffige schijf rond de nabije ster Beta Pictoris, die aantonen dat daar de afgelopen decennia een grote botsing tussen planetaire lichamen heeft plaatsgevonden.
De midden-infrarode waarnemingen leveren tot nu toe het beste bewijs voor het optreden van energetische ontmoetingen tussen planetesimalen tijdens het proces van planetaire vorming.
"Het is alsof we ongeveer 5 miljard jaar terugkijken en ons eigen zonnestelsel bekijken terwijl het zich vormt tot wat we vandaag zien", zei Dr. Charles Telesco van de Universiteit van Florida, die het team leidde. 'Ons onderzoek lijkt een beetje op het opsporen van vingerafdrukken door een detective om een plaats delict te achterhalen, maar in dit geval gebruiken we het stof als een tracer om te laten zien wat er in de cloud is gebeurd. De eigenschappen van het stof laten niet alleen zien dat dit een enorme botsing was, maar dat het waarschijnlijk recentelijk is gebeurd in zowel astronomische als zelfs menselijke tijdschalen. ”
Uit de gegevens van het team bleek een significant hogere concentratie van kleine stofdeeltjes in één gebied van de puinschijf, die Beta Pictoris in eerdere waarnemingen een scheef uiterlijk gaf. Volgens teamlid Dr. Scott Fisher van de Gemini Observatory zijn het de unieke eigenschappen van dit fijne stof die speculatie mogelijk maken over de timing van deze botsing. 'Velen van ons herinneren zich dat er op school krijtstof uit de gummen kletterde? hij zei. ? Na een paar keer niezen open je een raam en waait het fijne stof weg. In Beta Pictoris zal de straling van de ster de door de botsing veroorzaakte fijne deeltjes vrij snel wegblazen. Het feit dat we ze nog steeds in onze waarnemingen zien, betekent dat de botsing waarschijnlijk in de afgelopen 100 jaar heeft plaatsgevonden. Bijna zeker leefden mijn grootouders nog toen deze botsing plaatsvond.?
Computermodellen gemaakt aan de Universiteit van Florida door teamleden Dr. Stanley Dermott, Dr. Tom Kehoe en Dr. Mark Wyatt (van de Royal Observatory, Edinburgh, VK) laten zien dat de tijdschema's die nodig zijn om dit fijne stof in Beta Pictoris te verwijderen op de orde van decennia. "Dit proces verwijdert de kleinere stofdeeltjes zeer snel en laat het grotere vuil achter", zegt Dermott. "De grotere deeltjes zullen zich uiteindelijk door de wolk verspreiden terwijl deze rond de centrale ster cirkelt en de heldere massa die we nu zien, zal in wezen in de schijf oplossen."
Schijven van materiaal rond sterren zoals Beta Pictoris zouden objecten van alle groottes bevatten, van kleine stofdeeltjes die lijken op huisstof tot grote planetesimalen of planeten ontwikkelen. Terwijl al deze objecten rond de ster cirkelen, botsen ze af en toe, net zoals de aarde om de zon cirkelt. De grootste van deze catastrofale ontmoetingen laten fijne wolken van fijn stof achter die zichtbaar zijn bij infraroodgolflengten. Door afbeeldingen met een hoge resolutie te verzamelen over een brede strook van het thermische infraroodgedeelte van het spectrum, kon het onderzoeksteam uit de VS, het VK en Chili een dergelijke wolk binnen de grotere Beta Pictoris-schijf bestuderen en de afbeeldingen analyseren om de ruimtelijke verdeling en schat de grootte van de puindeeltjes in de nasleep van de botsing.
Een botsing die vergelijkbaar is met deze, heeft wellicht enkele miljard jaar geleden onze eigen maan gecreëerd, toen een lichaam ter grootte van een Mars in botsing kwam met wat uiteindelijk de aarde zou worden. Terwijl de maan zelf werd gevormd uit grote rotsen en puin die door de botsing waren ontstaan, werden de kleine stofdeeltjes weggeblazen door stralingsdruk van de jonge zon. In het Beta Pictoris-systeem blaast de straling van de centrale ster op ongeveer 15 keer de intensiteit van de zon, waardoor kleine korrels nog sneller worden verwijderd.
Omdat de Beta Pictoris-schijf edge-on naar ons is gericht, is de waargenomen asymmetrie zichtbaar als een heldere? Klomp? in de sigaarvormige materiaalwolk die om de centrale ster draait. De Gemini-afbeeldingen onthullen ook nieuwe structuren op de schijf die kunnen laten zien waar planeten zich in het systeem vormen. Het team bestudeert deze functies nog steeds en er worden vervolgwaarnemingen gepland met de nieuw verzilverde spiegel van 8 meter van Gemini South. Deze zilveren coating (nu op beide Gemini-telescopen) maakt de dubbele telescopen tot de krachtigste faciliteiten op aarde voor dit type infraroodonderzoek.
Beta Pictoris was een van de eerste 'circumstellaire' schijven die door astronomen werden ontdekt. Het werd voor het eerst gedetecteerd in IRAS-gegevens (Infrared Astronomy Satellite) in 1983 door een team onder leiding van Dr. Fred Gillett (voorheen Gemini's Lead Scientist) en vervolgens in beeld gebracht door Dr. Bradley Smith en Dr. Richard Terrile. Het scheve karakter was zelfs toen al duidelijk, maar tot voor kort leverden waarnemingen onvoldoende gegevens op met voldoende hoge resoluties om de klonterige aard van deze asymmetrie te laten zien en de relatieve deeltjesverdeling in de wolk te schatten.
De Gemini-gegevens zijn verkregen met behulp van de Gemini Thermal-Region Camera Spectrograph (T-ReCS) op de Gemini South Telescope op Cerro Pach? N in Chili.
Het internationale team publiceerde hun bevindingen en conclusies in het nummer van 13 januari van het tijdschrift Nature en in San Diego, Californië tijdens de 205e bijeenkomst van de American Astronomical Society.
Oorspronkelijke bron: Gemini News Release
