Instrument HARPS w Obserwatorium La Silla posłużył do wykonania najbardziej kompletnego jak dotąd przeglądu komet wokół inne gwiazdy. Francuski zespół astronomów zbadał prawie 500 indywidualnych komet okrążających gwiazdę Beta Pictoris i odkrył, że należą do dwóch osobnych rodzi egzokomet: starych egzokomet, które prawdopodobnie dokonały już wielu zbliżeń do gwiazdy, oraz młodszych egzokomet, które prawdopodobnie pochodzą z niedawnego rozbicia jednego lub więcej obiektów. Nowe wyniki ukażą się 23 października 2014 r. w czasopiśmie „Nature”.
Beta Pictoris jest młodą gwiazdą, oddaloną o 63 lat świetlne od Słońca. Ma zaledwie 20 milionów lat i otacza ją olbrzymi dysk materii – bardzo młody i aktywny system planetarny, w którym przez parowanie komet i zderzenia planetoid tworzony jest pył i gaz.
Flavien Kiefer (IAP/CNRS/UPMC), główny autor nowych badań, wyjaśnia wstępnie: „Beta Pictoris jest bardzo ciekawym obiektem! Szczegółowe obserwacji egzokomet dają nam wskazówki pomagające w zrozumieniu jakie procesy zachodzą w tego rodzaju młodych systemach planetarnych.”
Od około 30 lat astronomowie obserwowali subtelne zmiany światła Beta Pictoris, które – jak uważano – mogły być spowodowane przechodzeniem komet przed gwiazda. Komety są małymi ciałami o rozmiarach kilku kilometrów, ale zawierają duża lodów, które sublimują, gdy kometa zbliża się do gwiazdy, tworząc długi warkocz gazu i pyłu absorbujący część przechodzącego przez niego światła. Słabe światło egzokomety jest przyćmione przez oślepiające światło gwiazdy, nie można go więc sfotografować z Ziemi bezpośrednio.
Aby zbadać egzokomety w układzie Beta Pictoris, zespół przeanalizował ponad 1000 obserwacji od 2003 do 2011 roku, dokonanych za pomocą instrumentu HARPS na 3,6-metrowych teleskopie ESO w Obserwatorium La Silla w Chile.
Badacze wybrali grupę 493 różnych egzokomet. Część egzokomet była obserwowana po kilka razy i w ciągu paru godzin. Staranne analizy dostarczyły pomiarów prędkości i rozmiarów obłoków gazu. Wydedukowano także niektóre z orbitalnych parametrów każdej z egzokomet, takie jak kształt i orientacja orbity oraz odległość od gwiazdy.
Analiza kilkuset egzokomet w jednym układzie pozasłonecznym jest unikalna. Ujawniła istnienie dwóch osobnych rodzin egzokomet: pierwsza to stare egzokomety, których orbity są kontrolowane przez masywne planety [1], a druga prawdopodobnie pochodzi od niedawnego rozpadu jednego lub kilku większych obiektów. Różne rodziny komet istnieją także w Układzie Słonecznym.
Egzokomety pierwszego rodzaju mają różnorodne orbity i wykazują raczej słabą aktywność, z małym tempem produkcji gazu i pyłu. Sugeruje to, że obiekty te wyczerpały swoje zasoby lodu podczas wielokrotnych przejść blisko Beta Pictoris [2].
Egzokomety z drugiej rodziny są znacznie bardziej aktywne i mają prawie takie same orbity [3]. To z kolei sugeruje, że członkinie tej rodziny mają takie samo pochodzenie: prawdopodobnie powstały w wyniku rozpadu większego obiektu, którego fragmenty znajdują się na orbitach zbliżających się do Beta Pictoris.
Flavien Kiefer podsumowuje: „Po raz pierwszy badania statystyczne ustaliły fizykę i orbity dla dużej liczby egzokomet. Praca daje istotny wgląd w mechanizmy działające w Układzie Słonecznym tuż po jego uformowanie się 4,5 miliarda lat temu.”
Uwagi
[1] Odkryto także wielką planetę Beta Pictoris b, na orbicie w odległości około miliarda kilometrów od gwiazdy. Obiekt zbadano dzięki zdjęciom w wysokiej rozdzielczości uzyskanym techniką optyki adaptatywnej.
[2] Co więcej, orbity komet (mimośród i orientacja) są dokładnie takie, jak przewidziane dla komet uwięzionych w rezonansie orbitalnym masywnej planety. Własności komet pierwszej rodziny wskazują, że planeta w rezonansie musi znajdować się około 700 milionów kilometrów od gwiazdy – bliżej niż odkryta planeta Beta Pictoris b.
[3] Czyni je to podobnymi do komet z rodziny Kreutza w Układzie Słonecznym, albo do fragmentów komety Shoemaker-Levy 9, które uderzyły w Jowisza w lipcu 1994 roku.
Czytaj więcej:
- Informacja źródłowa w ESO
- Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. Two families of exocomets in the Beta Pictoris system, który ukaże się 23 października 2014 r. w czasopiśmie Nature.
Źródło: ESO
Opracowanie: Krzysztof Czart
(Tekst ukazał się pierwotnie w serwisie edukacyjnym PTA Orion, którego zasoby zostały włączone do portalu Urania)
Na zdjęciu: Artystyczna wizja komet w układzie Beta Pictoris. Źródło: ESO/L. Calçada
