Teleskop Hubble’a zaobserwował największy dotąd dysk protoplanetarny, który rozpościera się na odległość 400 miliardów mil. Odkrycie ujawnia niezwykle chaotyczne procesy powstawania systemów planetarnych.
Prawie trzy stulecia po tym, gdy Immanuel Kant zaproponował, że rodzina planet naszego Układu Słonecznego skondensowała się ze spłaszczonego dysku gazu i pyłu, Kosmiczny Teleskop Hubble’a wykazał, że takie planetarne żłobki są powszechne w naszej Galaktyce. Teraz HST zidentyfikował największy znany dysk protoplanetarny — rozpościerający się na zdumiewającą odległość 640 miliardów kilometrów, co jest około czterdziestokrotnością średnicy naszego Układu Słonecznego.
Ta ogromna struktura, położona zaledwie tysiąc lat świetlnych od Ziemi, wykazuje zaskakująco chaotyczne i turbulentne środowisko do formowania się planet. Obserwacje teleskopu Hubble’a o wysokiej rozdzielczości ujawniają delikatne smugi materii rozciągające się daleko powyżej i poniżej dysku. Odkrycie to stanowi wyjątkową okazję do badania złożonych procesów i warunków, które rządzą narodzinami układów planetarnych.
Niezwykłe obserwacje
Dysk skatalogowany jako IRAS 23077+6707, przezywany Chivito Draculi, widoczny jest prawie dokładnie od krawędzi z perspektywy Ziemi. W tej orientacji układ przypomina kanapkę lub hamburgera — ciemny, pełny pyłu dysk centralny otoczony ze wszystkich stron świecącymi warstwami gazu i materii pyłowej.
Ujęcia Hubble’a wskazują na to, że ten dysk jest wyjątkowo chaotyczny. Jasne smugi materiału rozciągają się znacznie dalej powyżej i poniżej dysku niż w innych znanych układach protoplanetarnych. Co jeszcze bardziej interesujące, rozbudowane struktury włókniste widoczne są wyłącznie na jednej stronie dysku, podczas gdy druga strona wykazuje ostry brzeg bez widocznych włókien.
Tajemnicza asymetria
Ta osobliwa, asymetryczna budowa struktur dysku zwróciła uwagę naukowców. Jak wyjaśniła Kristina Monsch z Centrum Astrofizyki Uniwersytetu Harwardu i Instytutu Smithsona (CfA), kierownicza autorka publikacji: Poziom szczegółowości, jaki obserwujemy, jest rzadkością w obserwacjach dysków protoplanetarnych, a nowe obrazy Hubble’a pokazują, że żłobki planetarne mogą być o wiele bardziej aktywne i chaotyczne, niż się spodziewaliśmy.
Badacze sugerują, że ta niezwykła, jednostronna budowa może być wynikiem dynamicznych procesów – takich jak niedawne napłynięcie pyłu i gazu lub interakcje z otoczeniem układu. Joshua Bennett Lovell, współautor z CfA, wyraził zaskoczenie obserwacjami: Byliśmy oszołomieni, widząc, jak asymetryczny jest ten dysk. Hubble dał nam dostęp z pierwszego rzędu do chaotycznych procesów, które kształtują dyski w miarę budowania nowych planet – procesów, których nie rozumiemy w pełni, ale możemy je teraz badać w zupełnie nowy sposób.
Kopalnia danych o powstawaniu planet
Wszystkie układy planetarne formują się z dysków gazu i pyłu otaczających młode gwiazdy. Z czasem gaz akumuluje się na gwieździe, a planety wyłaniają się z pozostałej materii. IRAS 23077+6707 może reprezentować powiększoną wersję naszego wczesnego Układu Słonecznego. Oszacowana masa dysku wynosi od 10 do 30 mas Jowisza – wystarczająca ilość materiału do tworzenia się wielu gazowych olbrzymów.
To, w połączeniu z nowymi obserwacjami, czyni układ wyjątkowym przypadkiem badania narodzin układów planetarnych. Jak podkreśliła Monsch: W teorii IRAS 23077+6707 mogłaby gościć rozległy układ planetarny. Chociaż powstawanie planet w tak masywnych środowiskach może różnić się od procesów znanych nam z naszej kosmicznej okolicy, procesy leżące u podstaw są prawdopodobnie podobne.
Perspektywy przyszłych badań
Artykuł naukowy opublikowany w „The Astrophysical Journal” ujawnia jeszcze więcej szczegółów. Dysk rozpościera się na około 14 sekund łuku na niebie, co w odległości 300 parseków (około 1000 lat świetlnych) odpowiada około 4200 jednostkom astronomicznym. Obserwacje Hubble’a przeprowadzone w lutym 2025 roku obejmowały sześć filtrów optycznych i bliskiej podczerwieni, od długości fali 0,4 do 1,6 mikrometra.
Analiza danych wykazała, że dysk wykazuje znaczną asymetrię jasności między zachodnim a wschodnim płatem – zachodni płat jest od 6,5 do 14,3 razy jaśniejszy niż wschodni. Ta różnica wynika z orientacji dysku oraz efektów rozpraszania światła. Szczególnie istotnym odkryciem jest to, że ciemny pas środkowy dysku zawęża się w kierunku dłuższych fal podczerwieni, co może świadczyć o osiadaniu pyłu lub czystych efektach optycznych.
Międzynarodowy zespół badaczy, w tym astronomowie z Jet Propulsion Laboratory i University of Hawaii, zauważył również obecność zwłaszcza wymownych włóknistych struktur rozciągających się aż do 10 sekund łuku powyżej północnej krawędzi dysku. Brak podobnych struktur na południu sugeruje dynamiczne procesy – na przykład niedawny napływ materii z otaczającego obłoku czy perturbacje grawitacyjne – zamiast prostych efektów przesłonięcia.
Modele radiacyjnego transportu wskazują, że obecne dane nie pozwalają jeszcze na jednoznaczne rozróżnienie między scenariuszem osiadającego pyłu a mieszanym. Przyszłe obserwacje Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) w średniej podczerwieni oraz obserwacje daleko bardziej rozdzielczych radioteleskopów (takich jak przyszły ngVLA) będą niezbędne do pełnego wyjaśnienia struktury tego wyjątkowego układu.
Odkrycie IRAS 23077+6707 stanowi początek nowego rozdziału w zrozumieniu formowania się planet. Układ ten daje astronomom możliwość śledzenia złożonych procesów, które pozostają wciąż nie w pełni wyjaśnione. Badania tej niezwykłej struktury mogą przyczynić się do lepszego zrozumienia, w jaki sposób planety formują się w różnych środowiskach i warunkach kosmicznych – nawet w gigantycznych dyskach znacznie masywniejszych niż nasz pierwotny Układ Słoneczny.
Teleskop Hubble’a, działający przez ponad trzy dekady, nadal dokonuje przełomowych odkryć, które kształtują nasze fundamentalne zrozumienie Wszechświata. Ta obserwacja jest kolejnym dowodem na to, że Wszechświat nieustannie zaskakuje nas swoją złożonością i pięknem.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- NASA's Hubble Reveals Largest Found Chaotic Birthplace of Planets
- Hubble Reveals Complex Multiscale Structure in the Edge-on Protoplanetary Disk IRAS23077+6707
Źródło: CfA
Na ilustracji: To zdjęcie z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a przedstawia największy dysk protoplanetarny, jaki kiedykolwiek zaobserwowano wokół młodej gwiazdy. Jego średnica wynosi prawie 640 miliardów kilometrów – 40 razy więcej niż średnica naszego Układu Słonecznego. Ciemny, zapylony dysk, widziany z Ziemi, jest pochylony niemal krawędzią do przodu. Źródło: NASA, ESA, STScI, Kristina Monsch (CfA); opracowanie: STScI/ Joseph DePasquale
