Salah satu topik astrofisika terpanas saat ini - perburuan planet mirip Bumi di sekitar bintang lain - baru saja menerima dorongan penting dari pengamatan spektral baru dengan instrumen MIDI di ESO VLT Interferometer (VLTI).
Sebuah tim astronom internasional [2] telah memperoleh spektrum inframerah unik dari debu di wilayah terdalam cakram proto-planet di sekitar tiga bintang muda - sekarang dalam keadaan yang mungkin sangat mirip dengan tata surya kita dalam pembuatannya, sekitar 4.500 juta tahun yang lalu.
Melaporkan dalam jurnal Nature Science edisi minggu ini, dan berkat pandangan interferometri yang tidak tertandingi, tajam dan tajam, mereka menunjukkan bahwa di ketiganya, bahan yang tepat hadir di tempat yang tepat untuk memulai pembentukan planet berbatu di bintang-bintang ini.
"Pasir" di bagian dalam cakram bintang
Matahari dilahirkan sekitar 4.500 juta tahun yang lalu dari awan gas dan debu antarbintang yang dingin dan masif yang runtuh karena tarikan gravitasinya sendiri. Disk berdebu hadir di sekitar bintang muda, di mana Bumi dan planet lain, serta komet dan asteroid kemudian terbentuk.
Zaman ini sudah lama berlalu, tetapi kita masih dapat menyaksikan proses yang sama dengan mengamati emisi inframerah dari bintang-bintang yang sangat muda dan cakram protoplanet yang berdebu di sekelilingnya. Sejauh ini, bagaimanapun, instrumentasi yang tersedia tidak memungkinkan studi tentang distribusi berbagai komponen debu dalam cakram tersebut; bahkan yang terdekat yang diketahui terlalu jauh untuk teleskop tunggal terbaik untuk menyelesaikannya. Tetapi sekarang, seperti Francesco Paresce, Project Scientist untuk VLT Interferometer dan anggota tim dari ESO menjelaskan, “Dengan VLTI kita dapat menggabungkan cahaya dari dua teleskop besar yang terpisah untuk mendapatkan resolusi sudut yang belum pernah terjadi sebelumnya. Ini telah memungkinkan kami, untuk pertama kalinya, untuk mengintip langsung ke wilayah terdalam dari cakram di sekitar beberapa bintang muda di dekatnya, tepat di tempat di mana kita berharap planet-planet seperti Bumi kita terbentuk atau akan segera terbentuk ”.
Secara khusus, pengamatan interferometrik baru dari tiga bintang muda oleh tim internasional [2], menggunakan kekuatan gabungan dua teleskop VLT 8,2 m yang terpisah seratus meter, telah mencapai ketajaman gambar yang cukup (sekitar 0,02 arcsec) untuk mengukur emisi inframerah dari wilayah bagian dalam cakram di sekitar tiga bintang (kira-kira sesuai dengan ukuran orbit Bumi di sekitar Matahari) dan emisi dari bagian luar cakram itu. Spektra inframerah yang sesuai telah memberikan informasi penting tentang komposisi kimia debu dalam cakram dan juga tentang ukuran butir rata-rata.
Pengamatan trailblazing ini menunjukkan bahwa bagian dalam cakram sangat kaya akan butiran silikat kristalin ("pasir") dengan diameter rata-rata sekitar 0,001 mm. Mereka terbentuk oleh koagulasi butiran debu amorf yang jauh lebih kecil yang berada di mana-mana di awan antarbintang yang melahirkan bintang-bintang dan cakram-cakram mereka.
Perhitungan model menunjukkan bahwa butiran kristal harus banyak terdapat di bagian dalam cakram pada saat pembentukan Bumi. Faktanya, meteorit di tata surya kita sebagian besar terdiri dari silikat semacam ini.
Astronom Belanda Rens Waters, anggota tim dari Institut Astronomi Universitas Amsterdam, sangat antusias: “Dengan semua bahan yang ada dan pembentukan butiran yang lebih besar dari debu sudah dimulai, pembentukan bongkahan batu yang semakin besar dan lebih besar. , akhirnya, planet-planet mirip Bumi dari cakram-cakram ini hampir tak terhindarkan! ”
Mengubah butiran
Sudah lama diketahui bahwa sebagian besar debu dalam cakram di sekitar bintang yang baru lahir terbuat dari silikat. Dalam awan natal, debu ini tidak berbentuk, mis. Atom dan molekul yang membentuk butiran debu disatukan dalam cara yang kacau, dan butirannya halus dan sangat kecil, biasanya berukuran sekitar 0,0001 mm. Namun, di dekat bintang muda di mana suhu dan kerapatan tertinggi, partikel-partikel debu dalam piringan circumstellar cenderung saling menempel sehingga butirannya menjadi lebih besar. Selain itu, debu dipanaskan oleh radiasi bintang dan ini menyebabkan molekul-molekul dalam biji-bijian untuk mengatur ulang diri mereka sendiri dalam pola geometris (kristal).
Oleh karena itu, debu di daerah cakram yang paling dekat dengan bintang segera berubah dari butiran "murni" (kecil dan tidak berbentuk) menjadi butir "diproses" (lebih besar dan kristal).
Pengamatan spektral butiran silikat di daerah panjang gelombang inframerah-menengah (sekitar 10? M) akan memberi tahu apakah mereka "asli" atau "diproses". Pengamatan sebelumnya dari cakram di sekitar bintang muda telah menunjukkan campuran bahan murni dan diproses untuk hadir, tetapi sejauh ini tidak mungkin untuk mengetahui di mana butir yang berbeda berada di dalam cakram.
Berkat peningkatan seratus kali dalam resolusi sudut dengan VLTI dan instrumen MIDI yang sangat sensitif, detail spektra inframerah dari berbagai wilayah cakram protoplanet di sekitar tiga bintang yang baru lahir, yang baru berusia beberapa juta tahun, sekarang menunjukkan bahwa debu mendekati bintang jauh lebih diproses daripada debu di daerah cakram luar. Dalam dua bintang (HD 144432 dan HD 163296) debu di cakram bagian dalam cukup diproses sedangkan debu di cakram luar hampir murni. Di bintang ketiga (HD 142527) debu diproses di seluruh disk. Di wilayah tengah disc ini, sangat diproses, konsisten dengan debu yang sepenuhnya kristalin.
Kesimpulan penting dari pengamatan VLTI adalah bahwa blok-blok pembangun untuk planet-planet yang mirip Bumi ada di cakram-cakram keliling sejak awal. Ini sangat penting karena menunjukkan bahwa planet-planet dari jenis terestrial (berbatu) seperti Bumi kemungkinan besar sangat umum di sistem planet, juga di luar tata surya.
Komet yang masih asli
Pengamatan saat ini juga memiliki implikasi untuk studi komet. Beberapa - mungkin semua - komet di tata surya mengandung debu murni (amorf) dan olahan (kristal). Komet pasti terbentuk pada jarak yang sangat jauh dari Matahari, di wilayah luar tata surya di mana ia selalu sangat dingin. Oleh karena itu tidak jelas bagaimana butiran debu yang diproses dapat berakhir di komet.
Dalam satu teori, debu yang diproses diangkut keluar dari Matahari muda melalui turbulensi di cakram sirkumsolar yang agak padat. Teori-teori lain mengklaim bahwa debu yang diproses dalam komet diproduksi secara lokal di daerah dingin dalam waktu yang lebih lama, mungkin oleh gelombang kejut atau baut petir di cakram, atau oleh seringnya tabrakan antara fragmen yang lebih besar.
Tim astronom sekarang menyimpulkan bahwa teori pertama adalah penjelasan yang paling mungkin tentang keberadaan debu yang diproses dalam komet. Ini juga menyiratkan bahwa komet periode panjang yang kadang-kadang mengunjungi kita dari luar tata surya kita adalah benda yang benar-benar murni, yang berasal dari era ketika Bumi dan planet-planet lain belum terbentuk.
Studi tentang komet tersebut, terutama ketika dilakukan in-situ, karena itu akan memberikan akses langsung ke bahan asli dari mana tata surya terbentuk.
Informasi lebih lanjut
Hasil yang dilaporkan dalam ESO PR ini disajikan secara lebih rinci dalam makalah penelitian "Blok bangunan planet dalam wilayah" terestrial "dari disk protoplanet", oleh Roy van Boekel dan rekan penulis (Nature, 25 November 2004). Pengamatan dilakukan dalam program demonstrasi sains awal ESO.
Catatan
[1]: Siaran pers ESO ini dikeluarkan bekerja sama dengan Institut Astronomi Universitas Amsterdam, Belanda (PR NOVA) dan Institut Max-Planck-Institut Astronomie (Heidelberg, Jerman (MPG PR).
[2]: Tim ini terdiri dari Roy van Boekel, Michiel Min, Rens Waters, Carsten Dominik dan Alex de Koter (Institut Astronomi, Universitas Amsterdam, Belanda), Christoph Leinert, Olivier Chesneau, Uwe Graser, Thomas Henning, Rainer K ? hler dan Frank Przygodda (Max-Planck-Institut Astronomie, Heidelberg, Jerman), Andrea Richichi, Sebastien Morel, Francesco Paresce, Markus Schler dan Markus Wittkowski (ESO), Walter Jaffe dan Jeroen de Jong (Leiden Observatory , Belanda), Anne Dutrey dan Fabien Malbet (Observatoire de Bordeaux, Prancis), Bruno Lopez (Observatoire de la Cote d'Azur, Nice, Prancis), Guy Perrin (LESIA, Observatoire de Paris, Prancis) dan Thomas Preibisch (Max -Planck-Institut f RadioRronastronomie, Bonn, Jerman).
[3]: Instrumen MIDI adalah hasil kolaborasi antara institut Jerman, Belanda, dan Prancis. Lihat ESO PR 17/03 dan ESO PR 25/02 untuk informasi lebih lanjut.
Sumber Asli: Siaran Berita ESO
