Oszałamiające zdjęcia pasów egzokomet wokół 74 pobliskich gwiazd

Astrofizycy uzyskali szczegółowe obrazy pasów egzokomet wokół 74 pobliskich gwiazd. Korzystając z teleskopów ALMA i SMA, naukowcy zidentyfikowali milimetrowej wielkości drobiny pyłu w tych pasach, oferując wgląd w ich strukturę i ewolucję. Odkrycie to sugeruje, że egzokomety i ich pasy odgrywają kluczową rolę w formowaniu układów planetarnych i dostarczają wskazówek na temat istnienia ukrytych planet.
Astrofizycy z Trinity College Dublin po raz pierwszy uchwycili obrazy dużej liczby pasów egzokomet i maleńkich drobin pyłu wokół pobliskich gwiazd. Uzyskane obrazy o wysokiej rozdzielczości ukazują światło emitowane przez milimetrowej wielkości drobiny pyłu krążące wokół 74 pobliskich gwiazd. Gwiazdy uwzględnione w badaniu mają szeroki zakres wieku, od młodych układów, które wciąż się formują, po bardziej dojrzałe, podobne do naszego Układu Słonecznego.
Badanie zrealizowane w ramach projektu REASONS (REsolved ALMA and SMA Observations of Nearby Stars) jest przełomem w rozumieniu pasów egzokomet. Szczegółowe obrazy i analiza dostarczają kluczowych informacji na temat lokalizacji tych obiektów, pokazując, że zazwyczaj krążą one wokół swoich gwiazd macierzystych w odległościach od dziesiątek do setek jednostek astronomicznych (AU), gdzie jedna AU to odległość między Ziemią a Słońcem. W tych regionach jest tak zimno (-250 do -150 stopni Celsjusza), że większość związków chemicznych, w tym woda, pozostaje w postaci lodu na powierzchni egzokomet.
30 przykładów pasów egzokomet wokół pobliskich gwiazd, pokazujących ogromne zróżnicowanie wyglądu tych obiektów. Źródło: Prof. Luca Matra, Trinity College Dublin.
Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) to sieć 66 radioteleskopów na pustyni Atacama w północnym Chile, podczas gdy Submillimeter Array (SMA) to podobna ośmioelementowa sieć na Hawajach. Oba obserwują promieniowanie elektromagnetyczne na długościach fal milimetrowych i submilimetrowych. W tym badaniu wykorzystano oba obserwatoria do stworzenia obrazów, które dostarczyły więcej informacji na temat populacji egzokomet niż kiedykolwiek wcześniej.
„Egzokomety to głazy skalne i lodowe o rozmiarze co najmniej 1 km, które zderzają się ze sobą w tych pasach, tworząc drobiny pyłu, które obserwujemy za pomocą sieci teleskopów ALMA i SMA. Pasy egzokomet znajdują się w co najmniej 20% układów planetarnych, w tym w naszym Układzie Słonecznym” — mówi Luca Matrà, adiunkt w Trinity College Dublin i pierwszy autor publikacji.
Dr Sebastián Marino, pracownik naukowy Royal Society University na University of Exeter i współautor badania, dodaje: „Zdjęcia ujawniają niezwykłą różnorodność w strukturze pasów. Niektóre z nich to wąskie pierścienie, jak w kanonicznym obrazie „pasa”, takiego jak pas Edgewortha-Kuipera w naszym Układzie Słonecznym. Jednak większośc z nich jest szeroka i prawdopodobnie lepiej można je określić jako „dyski” niż pierścienie”.
Osiem radioteleskopów Smithsonian Submillimeter Array znajdujących się w Obserwatorium Mauna Kea na Hawajach. Źródło: Wikipedia
Niektóre układy mają wiele pierścieni/dysków, z których niektóre są ekscentryczne, co stanowi dowód na obecność niewykrytych jeszcze planet, a ich grawitacja wpływa na rozmieszczenie drobin pyłu w tych układach.
„Zaletą dużego badania, takiego jak REASONS, jest ujawnianie globalnych cech populacji” — wyjaśnia prof. Matrà. „Nasze badania na przykład potwierdziło, że liczba drobin pyłu zmniejsza się w przypadku starszych układów planetarnych, gdy pasy wyczerpują się z powodu zderzających się ze sobą większych egzokomet, ale pokazało po raz pierwszy, że ten spadek liczby drobin jest szybszy, jeśli pas znajduje się bliżej gwiazdy centralnej. Pośrednio pokazało również, że nieobserwowalne obiekty o rozmiarach od 140 km do wielkości Księżyca prawdopodobnie znajdują się w tych pasach.”
Obserwatoria takie jak ALMA i SMA używane w tej pracy to niezwykłe narzędzia, które nadal dostarczają nam niesamowitych nowych spostrzeżeń na temat wszechświata i jego funkcjonowania. Badanie REASONS wymagało dużego wysiłku społeczności naukowej i ma ogromną wartość dziedzictwa naukowego, z wieloma potencjalnymi ścieżkami przyszłych badań.
Więcej informacji: publikacja “REsolved ALMA and SMA Observations of Nearby Stars (REASONS) – A population of 74 resolved planetesimal belts at millimetre wavelengths” autorów L. Matrà i in. (2025) Astronomy & Astrophysics. DOI: 10.1051/0004-6361/202451397
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Pasy egzokomet zaobserwowany wokół pobliskich gwiazd. Źródło: prof. Luca Matra, Trinity College Dublin.