Model Beta Pictoris dan disk-nya yang akurat secara ilmiah. klik untuk memperbesar
Piringan gas dan debu yang mengelilingi bintang-bintang yang baru lahir dikenal sebagai piringan proto-planet; yang dianggap sebagai daerah di mana planet pada akhirnya akan terbentuk. Disk-disk ini menghilang ketika bintang-bintang matang, tetapi beberapa bintang masih dapat dilihat dengan awan material di sekitar mereka yang disebut disk puing. Salah satu yang paling terkenal adalah disk yang mengelilingi Beta Pictoris, yang terletak hanya 60 tahun cahaya.
Planet terbentuk dalam cakram gas dan debu yang mengelilingi bintang-bintang yang baru lahir. Disk semacam itu disebut disk proto-planetary. Debu dalam cakram ini menjadi planet berbatu seperti Bumi dan inti dalam planet gas raksasa seperti Saturnus. Debu ini juga merupakan gudang unsur-unsur yang membentuk dasar kehidupan.
Cakram proto-planet menghilang saat bintang dewasa, tetapi banyak bintang memiliki apa yang disebut cakram puing. Para astronom berhipotesis bahwa sekali objek seperti asteroid dan komet dilahirkan dari piringan proto-planet, tabrakan di antara mereka dapat menghasilkan piringan debu sekunder.
Contoh paling terkenal dari disk debu tersebut adalah yang mengelilingi bintang paling terang kedua di rasi bintang Pictor, yang berarti “kuda-kuda pelukis”. Bintang ini, yang dikenal sebagai Beta Pictoris atau Beta Pic, adalah tetangga yang sangat dekat dengan Matahari, hanya enam puluh tahun cahaya jauhnya, dan karenanya mudah dipelajari dengan sangat detail.
Beta Pic dua kali lebih terang dari Matahari, tetapi cahaya dari disk jauh lebih redup. Astronom Smith dan Terrile adalah orang pertama yang mendeteksi cahaya redup ini pada tahun 1984, dengan menghalangi cahaya dari bintang itu sendiri menggunakan teknik yang disebut coronagraphy. Sejak itu, banyak astronom telah mengamati cakram Beta Pic menggunakan instrumen yang lebih baik dan teleskop darat dan ruang untuk memahami secara rinci tempat kelahiran planet-planet, dan karenanya kehidupan.
Sebuah tim astronom dari National Astronomical Observatory Jepang, Universitas Nagoya dan Universitas Hokkaido menggabungkan beberapa teknologi untuk pertama kalinya untuk mendapatkan gambar polarisasi inframerah dari disk Beta Pic dengan resolusi yang lebih baik dan kontras yang lebih tinggi daripada sebelumnya: teleskop bukaan besar ( teleskop Subaru, dengan cermin utama 8,2 meter yang besar), teknologi optik adaptif, dan pencitraan coronagrafik yang mampu mengambil gambar cahaya dengan polarisasi yang berbeda (Pencitraan Koragrafi Subaru dengan Optik Adaptif, CIAO).
Teleskop bukaan besar, terutama dengan kualitas gambar Subaru yang hebat, memungkinkan cahaya redup terlihat pada resolusi tinggi. Teknologi optik adaptif mengurangi efek distorsi atmosfer pada cahaya pada Bumi, memungkinkan pengamatan resolusi yang lebih tinggi. Coronagraphy adalah teknik untuk menghalangi cahaya dari benda yang terang seperti bintang, untuk melihat benda yang lebih redup di sekitarnya, seperti planet dan debu yang mengelilingi bintang. Dengan mengamati cahaya terpolarisasi, cahaya yang dipantulkan dapat dibedakan dari cahaya yang datang langsung dari sumber aslinya. Polarisasi juga mengandung informasi tentang ukuran, bentuk, dan penjajaran cahaya yang memantulkan debu.
Dengan kombinasi teknologi ini, tim berhasil mengamati Beta Pic dalam cahaya inframerah dua mikrometer dalam panjang gelombang pada resolusi seperlima dari detik busur. Resolusi ini sesuai dengan kemampuan untuk melihat sebutir beras individu dari satu mil jauhnya atau biji sesawi dari satu kilometer jauhnya. Mencapai resolusi ini merupakan peningkatan besar dibandingkan pengamatan polarimetrik sebelumnya yang sebanding dari tahun 1990-an yang hanya memiliki resolusi sekitar satu setengah detik busur.
Hasil baru sangat menyarankan bahwa disk Beta Pic berisi planetesimal, benda asteroid atau benda seperti komet, yang bertabrakan untuk menghasilkan debu yang memantulkan cahaya bintang.
Polarisasi cahaya yang dipantulkan dari disk dapat mengungkapkan sifat fisik disk seperti komposisi, ukuran, dan distribusi. Gambar dari semua panjang gelombang dua mikrometer menunjukkan struktur tipis panjang disk yang terlihat hampir di tepi. Polarisasi cahaya menunjukkan bahwa sepuluh persen dari dua mikrometer cahaya terpolarisasi. Pola polarisasi menunjukkan bahwa cahaya adalah pantulan cahaya yang berasal dari bintang pusat.
Analisis tentang bagaimana kecerahan disk berubah dengan jarak dari pusat menunjukkan penurunan kecerahan bertahap dengan osilasi kecil. Osilasi sedikit kecerahan sesuai dengan variasi dalam kepadatan disk. Penjelasan yang paling mungkin adalah bahwa daerah yang lebih padat berhubungan dengan tempat bertabrakannya planetesimal. Struktur serupa telah terlihat lebih dekat dengan bintang dalam pengamatan sebelumnya pada panjang gelombang yang lebih panjang menggunakan Kamera Inframerah Tengah dan Spectrograph (COMICS) Subaru yang COOLed dan instrumen lainnya.
Analisis serupa tentang bagaimana jumlah perubahan polarisasi dengan jarak dari bintang menunjukkan penurunan polarisasi pada jarak seratus unit astronomi (unit astronomi adalah jarak antara Bumi dan Matahari). Ini sesuai dengan lokasi di mana kecerahan juga menurun, menunjukkan bahwa pada jarak ini dari bintang ada lebih sedikit planetesimal.
Saat tim menyelidiki model disk Beta Pic yang dapat menjelaskan pengamatan baru dan lama, mereka menemukan bahwa debu dalam disk Beta Pic lebih dari sepuluh kali lebih besar daripada butiran khas debu antarbintang. Disk debu Beta Pics mungkin terbuat dari gumpalan debu dan es berukuran mikrometer yang longgar seperti kelinci debu ukuran bakteri kecil.
Bersama-sama, hasil ini memberikan bukti yang sangat kuat bahwa cakram yang mengelilingi Beta Pic dihasilkan oleh pembentukan dan tabrakan planetesimal. Tingkat perincian informasi baru ini memperkuat pemahaman kita tentang lingkungan tempat planet terbentuk dan berkembang.
Motohide Tamura yang memimpin tim mengatakan, "beberapa orang telah dapat mempelajari tempat kelahiran planet-planet dengan mengamati cahaya terpolarisasi dengan teleskop besar. Hasil kami menunjukkan bahwa ini adalah pendekatan yang sangat bermanfaat. Kami berencana memperluas penelitian kami ke disk lain, untuk mendapatkan gambaran yang komprehensif tentang bagaimana debu berubah menjadi planet. "
Hasil ini diterbitkan dalam edisi 20 April 2006, dari Astrophysical Journal.
Anggota Tim: Motohide Tamura, Hiroshi Suto, Lyu Abe (NAOJ), Misato Fukagawa (Universitas Nagoya, Institut Teknologi California), Hiroshi Kimura, Tetsuo Yamamoto (Universitas Hokkaido)
Penelitian ini didukung oleh Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Olahraga, Sains dan Teknologi Jepang melalui Hibah Bantuan untuk Penelitian Ilmiah tentang Area Prioritas untuk “Pengembangan Ilmu Planet Planeter Ekstra-Matahari.”
Sumber Asli: Siaran Berita NAOJ
