Zdjęcie z kosmicznej porodówki: tak powstaje planeta

Naukowcy z Europejskiego Obserwatorium Południowego korzystający z sieci radioteleskopów ALMA pokazali coś niecodziennego: dokładną strukturę dysku materii wokół młodej gwiazdy, w którym powstają planety. Jak dotąd nie mogliśmy podziwiać takich kosmicznych procesów z tyloma szczegółami.

Obserwatorium ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) jest największym na świecie interferometrem radiowym. Sieć radioteleskopów, obejmująca 66 czasz o średnicach 12 i 7 metrów, znajduje się w Chlijskich Andach ponad 5 km n.p.m. Jej budowę ostatecznie zakończono w zeszłym roku, a całość inwestycji udało się zamknąć w 1,4 mld dolarów. Specyficzne długości fal, jakie odbiera ten teleskop pozwala na obserwację odległych rubieży obserwowalnego Wszechświata – miejsc, gdzie Kosmos jest znacznie bardziej zimny i gdzie powstają nowe gwiazdy i galaktyki.

W zależności od tego, jakie obserwacje są prowadzone, konfigurację sieci radioteleskopów można dowolnie zmieniać dzięki ustawieniu ich na ruchomych platformach. Istnieje możliwość „ściśnięcia” ich siatki, tak by stały jedna od drugiej 150 m od siebie, albo porozciągać na odległość 16 km. Im większy dystans pomiędzy radioteleskopami, tym większa zdolność rozdzielcza - na zdjęciach widać wtedy więcej detali. Sygnały pochodzące z anten są łączone razem i obrabiane przy pomocy jednego z najpotężniejszych komputerów na świecie.

Właśnie niedawno zdecydowano się po raz pierwszy rozstrzelić radioteleskopy tak by odległości pomiędzy poszczególnymi czaszami wynosiła nawet 15 km. Na celownik wzięto młodą gwiazdę HL Tauri (jej historia sięga maksymalnie milion lat wstecz), odległą od nas jakieś 450 lat świetlnych. Jest ona otoczona przez pyłowy dysk, o czym właściwie wiedziano już wcześniej. Zdziwienie pojawiło się, gdy uzyskano zdjęcie obiektu. Ukazał się bardzo szczegółowy obraz, na którym widać jasne pierścienie, oddzielone od siebie przerwami.

,,Gdy zobaczyliśmy zdjęcie po raz pierwszy, byliśmy zdumieni niesamowitym poziomem detali. HL Tauri ma nie więcej niż milion lat, ale dysk już wykazuje cechy pełnych procesów powstawania planet. To zdjęcie zrewolucjonizuje teorie na temat powstawania planet" - uważa Catherine Vlahakis z projektu ALMA, zajmująca się kampanią obserwacyjną, w ramach której testowany jest nowy, szeroki rozstaw anten.

„Tak młode gwiazdy nie powinny mieć tak dużych ciał planetarnych zdolnych do wytworzenia struktur widzianych na obrazie. To zaskakujące” - podkreśla wyjątkowość odkrycia zastępca dyrektora ALMA Stuartt Corde.

Procesy decydujące o narodzinach nowych planet wydają się więc zaczynać wcześniej, niż do tej pory sądzono. Być może trzeba będzie nieco zrewidować istniejące poglądy na temat tworzenia się systemów słonecznych. Choć i tak ich większość bazuje na teoriach, ale to nowe odkrycie pomoże w tworzeniu dokładniejszych symulacji komputerowych oraz wizualizacji.

Te ciekawe wnioski można było uzyskać dzięki niezwykłej szczegółowości przechwyconego obrazu. Według naukowców jeszcze nigdy nie udało się otrzymać takich detali. Nawet teleskop Hubble'a nie byłby w stanie pstryknąć takich fotek, choć orbituje wokół Ziemi i nie musi liczyć się z typowymi dla teleskopów z powierzchni Ziemi przeciwnościami.

"Kiedy zobaczyłem zdjęcia po raz pierwszy, myślałem że to symulacja, bo ujęcia były zbyt dobre" - zachwycał się dyrektor National Radio Astronomy Observatory (NRAO), Tony Beasley.

Faktycznie, ładnie to wygląda. Takie obrazki powstają, gdy dzięki siłom grawitacji z obłoków gazu i pyłu zaczyna „sklejać” się młoda gwiazda. W środku takiego obłoku robi się znacznie gęściej, tworzy się istota gwiazdy, zaś z pozostałej chmury formuje się dysk międzyplanetarny. Wirując wokół centrum, maleńkie cząsteczki zderzają się ze sobą, tworząc coraz większe struktury – planetoidy, komety i, na końcu, planety. Na tym etapie w dysku powstają charakterystyczne pierścienie, koncentryczne wyrwy w ciągłości gazu, pyłu i "drobiazgów". Powstająca planeta zbiera ze swojej ścieżki wszystkie drobinki, stąd tak przyjemny dla oka efekt.

Niby już to widzieliśmy, niby kojarzymy jak tworzą się nowe galaktyki, gwiazdy, czy planety. Ale za każdym razem tego typu nowości pozwalają na chwilę się zatrzymać i pomyśleć, jakie to wszystko wielkie. Zdjęcie HL Tauri to jak spojrzenie w przeszłość: całkiem prawdopodobne, że właśnie tak 4 mld lat temu powstawał Układ Słoneczny wraz z szafirowym klejnotem Wszechświata, naszą planetą.