Jedna z najjaśniejszych gwiazd nocnego nieba, Fomalhaut, od lat intryguje astronomów swoim niezwykłym dyskiem odłamków – ogromnym pasem pyłu i skał, przypominającym nasz pas planetoid, lecz znacznie od niego większym. Najnowsze obserwacje przeprowadzone przy pomocy sieci radioteleskopów ALMA w Chile pozwoliły uzyskać najdokładniejszy obraz tego układu w historii i rzuciły nowe światło na jego nietypową strukturę.
Wspieraj Puls Kosmosu na Patronite.pl
Dyski odłamków, składające się z pozostałości po procesie formowania planet, są zjawiskiem powszechnym wokół młodych gwiazd. Jednak ten otaczający Fomalhauta wyróżnia się szczególnie – jego pierścień nie jest idealnie wycentrowany. Już od dwóch dekad naukowcy próbowali zrozumieć, dlaczego materia wokół tej gwiazdy tworzy kształt przesunięty względem środka.
Najświeższe analizy, opracowane przez międzynarodowy zespół badaczy z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, wykazały, że dysk Fomalhauta nie tylko jest niesymetryczny, ale też zmienia swój kształt w zależności od odległości od gwiazdy. Wewnętrzne partie pierścienia są bardziej „wydłużone”, a wraz z oddalaniem się od Fomalhauta asymetria stopniowo maleje. Taki układ określa się mianem ujemnego gradientu mimośrodu.
Aby potwierdzić to odkrycie, badacze opracowali nowy model matematyczny, dopasowany do obrazów ALMA rejestrowanych w zakresie fali 1,3 mm. W przeciwieństwie do wcześniejszych modeli zakładających stały kształt pierścienia nowa metoda pozwala na zmienność mimośrodu. Wyniki najlepiej pasujące do danych pokazały gwałtowny spadek mimośrodu wraz z odległością od gwiazdy – dokładnie tak, jak przewidują teorie mówiące o tym, że ukryte planety mogą rzeźbić dyski odłamków.
To właśnie taki niewidoczny dotąd olbrzym może odpowiadać za obecny wygląd pierścienia. Zdaniem naukowców masywna planeta, krążąca wewnątrz dysku, odcisnęła swój ślad we wczesnej historii układu i przez ponad 400 milionów lat utrzymuje tę niezwykłą strukturę dzięki swojej grawitacji.
W drugim badaniu, prowadzonym przez doktoranta Jaya Chittidiego z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, zespół sprawdził, czy da się wytłumaczyć dane obserwacyjne, zakładając stały mimośród pierścienia. Porównano obserwacje z ALMA i Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Wyniki wykazały subtelne różnice w jasności i szerokości dysku, których wcześniejsze modele nie były w stanie wyjaśnić. Tym samym badacze potwierdzili, że jedynie model z uwzględnieniem zmiennego mimośrodu pasuje do rzeczywistości.
Nowe ustalenia nie tylko odsłaniają dynamikę układu Fomalhauta, lecz także dostarczają narzędzi do badania innych gwiazd otoczonych dyskami szczątkowymi. Kod modelu opracowany na potrzeby tych analiz został udostępniony publicznie, tak aby mógł być wykorzystany przez społeczność astronomiczną na całym świecie.
Co dalej? Naukowcy już uzyskali zgodę na kolejne obserwacje ALMA, które mają pogłębić wiedzę o strukturze dysku. Być może właśnie one pomogą wreszcie dostrzec planetę odpowiedzialną za te niezwykłe zniekształcenia – a wraz z nią zyskać wgląd w pradzieje formowania się układów planetarnych.