SOFIA (ang. Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy), nowy teleskop NASA, wykonał szczegółowe badania jednego z bliskich układów planetarnych. Wynika z nich, że układ ten jest bardzo podobny pod względem budowy do naszego Układu Słonecznego.
Gwiazda Epsilon Eridani była podejrzewana o posiadanie planet już kilkadziesiąt lat temu. Znajduje się ona w odległości 10,5 roku świetlnego od nas i można ją zobaczyć tylko z południowych szerokości geograficznych, w gwiazdozbiorze Erydana. To jednocześnie najprawdopodobniej najbliżej położony układ planet pozasłonecznych, w którego centrum znajduje się gwiazda podobna do młodego Słońca. Stanowi on zatem idealne miejsce do badań procesów formowania się planet wokół gwiazd typu słonecznego.
Ciekawostką jest fakt, że Epsilon Eridani była jednym z pierwszych obiektów zainteresowania w zapoczątkowanym jeszcze w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku programie nasłuchu radiowego OZMA. Program ten, będący prekursorem późniejszych projektów SETI, stawiał sobie na celu próbę odebrania sygnałów radiowych pochodzących od zaawansowanych cywilizacji, które mogłyby zamieszkiwać hipotetyczne jeszcze wówczas planety pozasłoneczne. Gwiazda w Erydanie została wybrana na cel nasłuchu jako potencjalnie posiadająca planety, właśnie ze względu na swą bliskość i podobieństwo fizyczne do Słońca.
Już poprzednie badania sugerowały, że Epsilon Eridani posiada dobrze widoczny w podczerwieni dysk zbudowany z materiału pozostałego po zakończeniu procesów związanych z formowaniem się planet. Tworzące go szczątki mogą zawierać między innymi gaz i pył, a także pewne ilości małych, skalistych i lodowych ciał podobnych do planetoid. Dyski takie mogą być rozległe i grube lub też skoncentrowane w postaci wąskich pasm materiału, takich jak Pas Planetoid w naszym Układzie Słonecznym i Pas Kuipera - obszar położony poza orbitą Neptuna i zawierający setki tysięcy lodowych obiektów. Co więcej, dokładne pomiary ruchu gwiazdy wskazują na to, że może być ona z dużym prawdopodobieństwem obiegana przez planetę o masie zbliżonej do Jowisza, znajdującą się dodatkowo w takiej odległości od niej jak Jowisz w stosunku do Słońca.
Nowe dane zebrane w projekcie SOFIA pozwalają naukowcom zweryfikować dwa współcześnie wiodące modele teoretyczne opisujące cały układ Epsilon Eridani. Modele te opracowano wcześniej w oparciu o dane dostarczone przez Orbitalny Teleskop Spitzera. Jeden z nich zakłada, że materiał pozostały po formacji planet zebrał się głównie w dwóch wąskich pierścieniach otaczających gwiazdę, podobnych do “naszego” Pasa Planetoid leżącego pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza. Jeden z takich pierścieni mógłby wówczas znajdować się w takiej odległości od centrum układu jak planetoidy w Układzie Słonecznym, a drugi wypadałby w okolicach odpowiadającej orbicie “naszego” Urana. Teoretycy sądzą ponadto, że największa planeta układu byłaby wówczas związana z pobliskim jej pasem złożonym z takich pozostałości.
Zgodnie z drugim z modeli materiał dysku pochodził głównie z czegoś na kształt zewnętrznego Pasa Kuipera w Układzie Słonecznym i stopniowo wypełniał cały układ pozostałym materiałem, w kierunku od jego krańców do gwiazdy centralnej. W takim modelu dysk jest bardziej rozległy i nie koncentruje się w pasach planetoid, nie musi być także związany z dużą planetą.
Przy pomocy danych z teleskopu SOFIA astronomom udało się stwierdzić, że materiał krążący wokół wokół Epsilon Eridani jest w rzeczywistości rozmieszczony tak, jak sugeruje pierwszy model, czyli w co najmniej jednym wąskim pasie (ale nie w rozległym dysku). Było to możliwe dzięki temu, że SOFIA ma dużo większą średnicę zwierciadła niż jej poprzednik, podczerwony Teleskop Spitzera - stosunek wynosi 2,5 metra do 0,85 metra. Dzięki temu można dostrzec dużo więcej mniejszych szczegółów. Dodatkowo SOFIA wyposażona jest w nowoczesny rejestrator średniej podczerwieni FORCAST (ang. Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope), pozwalający na obserwowanie “ciepłego” materiału wokół Epsilon Eridani na falach z zakresu 25-40 mikronów. Zakres ten jest niedostępny w zwykłych obserwacjach wykonywanych z powierzchni Ziemi ze względu na nieprzepuszczalność ziemskiej atmosfery.
Sama SOFIA to nie tyle orbitalny teleskop, co… samolot! Boeing 747SP został specjalnie zmodyfikowany tak, by móc wynieść wysoko ponad ziemską atmosferę teleskop optyczny o średnicy ponad dwóch metrów. Projekt powstał we współpracy agencji kosmicznej NASA z niemieckim ośrodkiem German Aerospace Center, DLR. Sam samolot w chwilach spoczynku znajduje się w należącym do NASA Centrum Lotów Armstronga w Palmdale w Kalifornii.
Gwiazda Epsilon Eridani była podejrzewana o posiadanie planet już kilkadziesiąt lat temu. Znajduje się ona w odległości 10,5 roku świetlnego od nas i można ją zobaczyć tylko z południowych szerokości geograficznych, w gwiazdozbiorze Erydana. To jednocześnie najprawdopodobniej najbliżej położony układ planet pozasłonecznych, w którego centrum znajduje się gwiazda podobna do młodego Słońca. Stanowi on zatem idealne miejsce do badań procesów formowania się planet wokół gwiazd typu słonecznego.
Ciekawostką jest fakt, że Epsilon Eridani była jednym z pierwszych obiektów zainteresowania w zapoczątkowanym jeszcze w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku programie nasłuchu radiowego OZMA. Program ten, będący prekursorem późniejszych projektów SETI, stawiał sobie na celu próbę odebrania sygnałów radiowych pochodzących od zaawansowanych cywilizacji, które mogłyby zamieszkiwać hipotetyczne jeszcze wówczas planety pozasłoneczne. Gwiazda w Erydanie została wybrana na cel nasłuchu jako potencjalnie posiadająca planety, właśnie ze względu na swą bliskość i podobieństwo fizyczne do Słońca.
Już poprzednie badania sugerowały, że Epsilon Eridani posiada dobrze widoczny w podczerwieni dysk zbudowany z materiału pozostałego po zakończeniu procesów związanych z formowaniem się planet. Tworzące go szczątki mogą zawierać między innymi gaz i pył, a także pewne ilości małych, skalistych i lodowych ciał podobnych do planetoid. Dyski takie mogą być rozległe i grube lub też skoncentrowane w postaci wąskich pasm materiału, takich jak Pas Planetoid w naszym Układzie Słonecznym i Pas Kuipera - obszar położony poza orbitą Neptuna i zawierający setki tysięcy lodowych obiektów. Co więcej, dokładne pomiary ruchu gwiazdy wskazują na to, że może być ona z dużym prawdopodobieństwem obiegana przez planetę o masie zbliżonej do Jowisza, znajdującą się dodatkowo w takiej odległości od niej jak Jowisz w stosunku do Słońca.
Nowe dane zebrane w projekcie SOFIA pozwalają naukowcom zweryfikować dwa współcześnie wiodące modele teoretyczne opisujące cały układ Epsilon Eridani. Modele te opracowano wcześniej w oparciu o dane dostarczone przez Orbitalny Teleskop Spitzera. Jeden z nich zakłada, że materiał pozostały po formacji planet zebrał się głównie w dwóch wąskich pierścieniach otaczających gwiazdę, podobnych do “naszego” Pasa Planetoid leżącego pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza. Jeden z takich pierścieni mógłby wówczas znajdować się w takiej odległości od centrum układu jak planetoidy w Układzie Słonecznym, a drugi wypadałby w okolicach odpowiadającej orbicie “naszego” Urana. Teoretycy sądzą ponadto, że największa planeta układu byłaby wówczas związana z pobliskim jej pasem złożonym z takich pozostałości.
Zgodnie z drugim z modeli materiał dysku pochodził głównie z czegoś na kształt zewnętrznego Pasa Kuipera w Układzie Słonecznym i stopniowo wypełniał cały układ pozostałym materiałem, w kierunku od jego krańców do gwiazdy centralnej. W takim modelu dysk jest bardziej rozległy i nie koncentruje się w pasach planetoid, nie musi być także związany z dużą planetą.
Przy pomocy danych z teleskopu SOFIA astronomom udało się stwierdzić, że materiał krążący wokół wokół Epsilon Eridani jest w rzeczywistości rozmieszczony tak, jak sugeruje pierwszy model, czyli w co najmniej jednym wąskim pasie (ale nie w rozległym dysku). Było to możliwe dzięki temu, że SOFIA ma dużo większą średnicę zwierciadła niż jej poprzednik, podczerwony Teleskop Spitzera - stosunek wynosi 2,5 metra do 0,85 metra. Dzięki temu można dostrzec dużo więcej mniejszych szczegółów. Dodatkowo SOFIA wyposażona jest w nowoczesny rejestrator średniej podczerwieni FORCAST (ang. Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope), pozwalający na obserwowanie “ciepłego” materiału wokół Epsilon Eridani na falach z zakresu 25-40 mikronów. Zakres ten jest niedostępny w zwykłych obserwacjach wykonywanych z powierzchni Ziemi ze względu na nieprzepuszczalność ziemskiej atmosfery.
Sama SOFIA to nie tyle orbitalny teleskop, co… samolot! Boeing 747SP został specjalnie zmodyfikowany tak, by móc wynieść wysoko ponad ziemską atmosferę teleskop optyczny o średnicy ponad dwóch metrów. Projekt powstał we współpracy agencji kosmicznej NASA z niemieckim ośrodkiem German Aerospace Center, DLR. Sam samolot w chwilach spoczynku znajduje się w należącym do NASA Centrum Lotów Armstronga w Palmdale w Kalifornii.
Badania zostały szczegółowo opisane w prestiżowym Astronomical Journal.
Czytaj więcej:
Źródło: NASA
Grafika: wewnętrzne i zewnętrzne obszary układu Epsilon Eridani zobrazowane na podstawie danych zebranych przez Teleskop Spitzera i ukazane w zestawieniu z podobnymi, odpowiadającymi im rejonami Układu Słonecznego.
Źródło: NASA/JPL/Caltech/R. Hurt (SSC)
