Những hình ảnh mới từ kính viễn vọng Subaru của Nhật Bản cho thấy một ngôi sao trẻ gần đó đã kết thúc giai đoạn trứng nước nhanh như thế nào. Khoảng trống nằm ở cùng khoảng cách với ngôi sao với quỹ đạo Saturn, và nó cho thấy bằng chứng bổ sung cho các lý thuyết về cách các đĩa vật chất phát triển xung quanh các ngôi sao trẻ.
Phóng to một ngôi sao trẻ gần đó có tên HD 141569A, các nhà thiên văn học từ Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản và Viện thiên văn học Max Planck đã sử dụng kính viễn vọng Subaru trên Mauna Kea, Hawai'i, để khám phá một lỗ hổng trong một đĩa khí và bụi. ngôi sao. Sự tồn tại của khoảng trống lớn này, có kích thước bằng quỹ đạo của Sao Thổ, ủng hộ giả thuyết rằng ngôi sao trẻ này đã chấm dứt giai đoạn trứng nước một cách đột ngột, bằng cách ion hóa và đẩy khí trong đĩa mà nó được sinh ra.
Nhóm nghiên cứu, do Tiến sĩ Miwa Goto và Giáo sư Tomonori Usuda dẫn đầu đã tận dụng độ phân giải không gian tuyệt vời đạt được bằng hệ thống quang học thích ứng và máy ảnh hồng ngoại và máy quang phổ (IRCS) trên Subaru, để giải quyết phần trong cùng của đĩa vào khoảng HD 141569A các vạch phát xạ của carbon monoxide trong phần hồng ngoại của phổ điện từ. Chiếc đĩa được biết là tồn tại từ các nghiên cứu trước đây về bụi xung quanh ngôi sao. Bằng cách nghiên cứu khí, nghiên cứu mới xác định thành công kích thước của khoảng trống bên trong trong đĩa.
Phát thải từ carbon monoxide (CO) trong đĩa xung quanh HD 141569A, nằm cách Trái đất khoảng 320 năm ánh sáng, mở rộng ra khoảng cách gấp năm mươi lần kích thước quỹ đạo của Trái đất. (Khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời được gọi là một đơn vị thiên văn. Trong hệ mặt trời của chúng ta, bán kính quỹ đạo của Sao Hải Vương là khoảng 30 AU). Nó dần trở nên mạnh mẽ hơn về phía bên trong gần nhất với ngôi sao. Các đỉnh phát xạ vào khoảng 15 AU, sau đó giảm dần đến ngôi sao trung tâm. Usuda bây giờ biết rằng ít khí vẫn còn trong 11 AU bên trong của đĩa, Usuda nói. Nói cách khác, HD 141569A đã phát triển đầy đủ một lỗ ở trung tâm của đĩa khí phân tử của nó lớn hơn kích thước quỹ đạo của Sao Thổ.
Goto cho biết, kích thước của lỗ rất quan trọng, Goto nói, bởi vì nó giới hạn khả năng của lỗ ở vị trí đầu tiên.
Về mặt lý thuyết, một đĩa hoàn cảnh có thể có một khoang bên trong được tạo ra bằng cách đóng các đường trong từ quyển sao từ sao, nó sẽ cắt đứt đĩa. Điều này được gọi là cắt từ tính và có thể giải thích tại sao có một khoảng trống trong bụi. Tuy nhiên, kích thước của sự cắt ngắn phải nhỏ hơn nhiều, nhỏ bằng một phần trăm của một đơn vị thiên văn, hoặc khoảng kích thước của chính ngôi sao, vì vậy điều này không thể giải thích được quan sát hiện tại.
Sự phá hủy bụi do bức xạ từ ngôi sao trong một quá trình gọi là thăng hoa cũng có thể tạo ra một lỗ bên trong đĩa. Một lần nữa, bán kính dự kiến từ hoạt động này quá nhỏ, khoảng một phần mười bán kính quỹ đạo Trái đất, để chiếm khoang trung tâm của HD 141569A.
Giải thích tốt nhất cho kích thước của khoang trung tâm của HD 141569A xuất phát từ thực tế là nó tương ứng với bán kính hấp dẫn của ngôi sao. Đây là bán kính mà tốc độ âm thanh của dòng khí ion hóa từ ngôi sao bằng với tốc độ thoát ra từ ngôi sao. Nói cách khác, khí bên ngoài bán kính hấp dẫn có thể tự do thoát ra khỏi hệ thống một khi nó bị ion hóa. Khí trong đĩa dày nhất ở bán kính hấp dẫn và nhận được nhiều bức xạ từ ngôi sao trung tâm hơn phần bên ngoài. Do đó, việc mất khối lượng của đĩa thông qua quá trình bay hơi ảnh là hiệu quả nhất ở bán kính hấp dẫn.
Tỷ lệ kích thước tương tự của khoang bên trong của đĩa HD 141569A và bán kính hấp dẫn của nó, khoảng 18 đơn vị thiên văn, chỉ ra rằng việc mở được thực hiện bằng cách bốc hơi ảnh, khí bị ion hóa và đẩy ra xa. Điều đó cũng cho thấy, nói chung, bay hơi ảnh thực sự có hiệu quả trong việc loại bỏ một đĩa từ xung quanh một ngôi sao trẻ ngay cả khi các quá trình khác cũng có thể xuất hiện (chẳng hạn như chất đống vật chất thành các khối gọi là bồi tụ nhớt).
Bức tranh lý thuyết này không phải là mới, nhưng quan sát hiện tại là hình ảnh đầu tiên đưa ra bất kỳ bằng chứng rõ ràng nào để hỗ trợ lý thuyết này. Trong ảnh này, các đĩa hoàn cảnh không bay hơi từ các vùng liền kề với ngôi sao trung tâm. Thay vào đó, một lỗ lớn như bán kính hấp dẫn của ngôi sao xuất hiện đột ngột ít nhiều, và sau đó phát triển lớn hơn cho đến khi đĩa và khả năng hình thành các hành tinh, không còn nữa.
Vai trò của đĩa tròn
Một ngôi sao được sinh ra khi khí thu thập trong một đám mây phân tử. Khí chủ yếu ở dạng hydro phân tử. Vì khí có động lượng góc, nó có thể hạ cánh trực tiếp lên bề mặt của một ngôi sao. Thay vào đó, nó tạo thành một cấu trúc mỏng, giống như đĩa xung quanh một ngôi sao và dần mất đi động lượng khi nó quay quanh ngôi sao và để ngôi sao cuối cùng có thể kéo nó vào. Nếu không có một đĩa tình huống như vậy đám mây sinh của nó.
Ngoài chức năng là nguồn cung cấp khí cho sự hình thành sao, một đĩa hoàn cảnh còn cung cấp nguyên liệu thô cho các hành tinh. Vật chất còn sót lại từ sự hình thành sao dần dần dính lại với nhau, tạo ra đá cuội và đá. Các khối này kết hợp với nhau để tạo thành các cơ thể thậm chí lớn hơn, chẳng hạn như các hành tinh rộng 100 mét. Tất cả các vật liệu này tiếp tục xoay quanh ngôi sao trong khi nó phát triển thành các cơ thể lớn hơn bao giờ hết. Cuối cùng, nếu điều kiện phù hợp, quá trình bồi tụ này tạo ra một hành tinh đá tương tự Trái đất.
Các nghiên cứu quan sát gần đây về các đĩa hoàn cảnh đã tận dụng sự phát xạ nhiệt và ánh sáng tán xạ từ vật liệu rắn trong các đĩa. Tuy nhiên, trong những kỷ nguyên đầu tiên của sự tồn tại của đĩa đĩa, những vật rắn này chỉ chiếm khoảng một phần trăm tổng khối lượng đĩa. Phần còn lại vẫn ở pha khí và chủ yếu ở dạng phân tử (như carbon monoxide). Nhìn vào một đĩa và nghiên cứu thành phần carbon monoxide của nó chứ không phải các hạt bụi của nó, có nghĩa là chúng ta đang xem xét đĩa khí, là thành phần chính của đĩa.
Một đĩa hoàn cảnh chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn trong khi ngôi sao trung tâm của nó đang thu khí từ nó. Để hiểu một đĩa phát triển như thế nào, hãy tưởng tượng rằng toàn bộ vòng đời của ngôi sao chỉ là một trăm năm. Đĩa hoàn cảnh sẽ chỉ tồn tại từ ba ngày đến một tháng trước khi nó tiêu tan hoàn toàn. Một ngôi sao chỉ có một cơ hội để hình thành một hệ hành tinh trong vòng đời tương đối ngắn của đĩa hoàn cảnh. Nếu bức xạ ion hóa từ ngôi sao ngăn không cho đĩa bụi tích tụ vào các hành tinh trước khi nó tiêu tan, thì cơ hội ngôi sao trở thành trung tâm của một hệ mặt trời sẽ bị mất vĩnh viễn. Do đó, khi nào và làm thế nào một đĩa tiêu tan, có hậu quả trực tiếp cho khả năng hình thành hành tinh.
Những kết quả này sẽ được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn vào cuối năm 2006 hoặc đầu năm 2007.
Tiêu đề tài liệu nghiên cứu: Vành trong của một đĩa phân tử được phân giải không gian trong các dòng phát xạ CO hồng ngoại, M. Goto, T. Usuda, C. P. Dullemond, Th. Henning, H. Linz, B. Stecklum và H. Suto
Nhóm nghiên cứu: Miwa Goto (Viện thiên văn học Max Planck, Heidelberg, Đức) Tomonori Usuda (Kính viễn vọng Subaru, NAOJ) C. P Dullemong (MPIA) Th. Henning (MPIA) H. Linz (MPIA) B. Stecklum (MPIA) Hiroshi Suto (NAOJ)
Nguồn gốc: Subaru News phát hành
