European Southern Observatory (ESO) telah merilis koleksi gambar cakram circumstellar yang mengelilingi bintang-bintang muda. Gambar ditangkap dengan instrumen SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) pada ESO Very Large Telescope (VLT) di Chili. Kami telah melihat gambar cakram circumstellar selama beberapa waktu, tetapi koleksi ini mengungkapkan beragam bentuk dan ukuran menarik yang dapat diambil oleh cakram ini.
Kami memiliki model pembentukan bintang yang diterima secara luas didukung oleh banyak bukti, termasuk gambar seperti ini dari ESO. Model dimulai dengan awan gas dan debu yang disebut awan molekul raksasa. Di dalam awan itu, kantong gas dan debu mulai menyatu. Akhirnya, ketika gravitasi menyebabkan material jatuh ke dalam, kantong menjadi lebih besar, dan memberikan tarikan gravitasi yang lebih besar. Lebih banyak gas dan debu terus mengalir masuk.
Bahan yang jatuh juga memberikan momentum sudut ke saku, yang menyebabkan rotasi. Setelah materi yang cukup terakumulasi, fusi menyala dan sebuah bintang lahir. Pada titik itu, ada bintang-proto di dalam awan, dengan gas dan debu yang tidak digunakan tersisa di cincin berputar di sekitar bintang-proto. Cincin berputar yang tersisa disebut cakram circumstellar, yang akhirnya terbentuk dari planet-planet.
Ada gambar lain dari cakram circumstellar, tetapi sulit untuk ditangkap. Untuk mencitrakan jumlah detail dalam cakram memerlukan pemblokiran cahaya bintang di tengah cakram. Di situlah SPHERE masuk.
SPHERE ditambahkan ke Very Large Telescope milik ESO pada tahun 2014. Tugas utamanya adalah secara langsung mem-image exoplanet, tetapi juga memiliki kemampuan untuk mengambil gambar cakram circumstellar. Untuk melakukan itu, ia memisahkan dua jenis cahaya: terpolarisasi, dan non-terpolarisasi.
Cahaya yang datang langsung dari bintang — dalam gambar-gambar ini, bintang muda yang masih dikelilingi oleh piringan bintang — tidak terpolarisasi. Tapi begitu cahaya bintang itu tersebar oleh materi di disk itu sendiri, cahaya menjadi terpolarisasi. SPHERE, seperti namanya, mampu memisahkan dua jenis cahaya dan mengisolasi hanya cahaya dari disk. Itulah cara instrumen menangkap gambar disk yang begitu menarik.
Sejak menjadi jelas bahwa exoplanet tidak jarang, dan bahwa sebagian besar bintang — mungkin semua bintang — memiliki planet yang mengorbitnya, memahami pembentukan tata surya telah menjadi topik hangat. Masalahnya adalah kita tidak dapat benar-benar melihatnya terjadi secara real time. Kita dapat melihat Tata Surya kita sendiri, dan yang lainnya yang terbentuk sepenuhnya, dan membuat tebakan tentang bagaimana mereka terbentuk. Tetapi pembentukan planet tersembunyi di dalam perbedaan-perbedaan itu. Melihat ke disk itu sangat penting untuk memahami hubungan antara sifat-sifat disk itu sendiri dan planet-planet yang terbentuk dalam sistem.
Disk yang dicitrakan dalam koleksi ini sebagian besar berasal dari studi yang disebut survei DARTTS-S (Disk ARound T Tauri Stars with SPHERE). Bintang Tauri adalah bintang muda berusia kurang dari 10 juta tahun. Pada usia itu, planet-planet masih dalam proses pembentukan. Bintang-bintang berkisar 230-550 tahun cahaya dari Bumi. Dalam istilah astronomi, itu cukup dekat. Tapi cahaya terang yang menyilaukan dari bintang-bintang masih membuatnya sangat sulit untuk menangkap cahaya redup cakram.
Salah satu gambar bukan bintang T Tauri dan bukan dari studi DARTTS-S. Disk di sekitar bintang GSC 07396-00759, pada gambar di atas, sebenarnya dari survei SHINE (SpHere INfrared for Exoplanets), meskipun gambar itu sendiri ditangkap dengan SPHERE. GSC 07396-00759 adalah bintang merah yang merupakan bagian dari sistem bintang ganda yang merupakan bagian dari penelitian DARTTS-S. Yang membingungkan adalah bahwa bintang merah memiliki usia yang sama dengan bintang T TAURI dalam sistem yang sama, tetapi cincin di sekitar bintang merah jauh lebih berkembang. Mengapa dua cakram di sekitar dua bintang pada usia yang sama sangat berbeda satu sama lain dalam hal skala waktu dan evolusi adalah teka-teki, dan merupakan salah satu alasan mengapa para astronom ingin mempelajari cakram ini lebih dekat.
Kita dapat mempelajari Tata Surya kita sendiri, dan melihat posisi dan karakteristik planet dan sabuk asteroid dan Sabuk Kuiper. Dari situ kita dapat mencoba menebak bagaimana semuanya terbentuk, tetapi satu-satunya kesempatan kita untuk memahami bagaimana semuanya bergabung adalah untuk melihat tata surya lain yang lebih muda saat terbentuk.
Instrumen SPHERE, dan instrumen masa depan lainnya seperti James Webb Space Telescope, akan memungkinkan kita untuk melihat cakram circumstellar di sekitar bintang-bintang lain, dan untuk menggali rincian formasi planet. Gambar-gambar baru dari SPHERE ini adalah citarasa menggiurkan dari detail dan variasi yang bisa kita lihat.
