Astronomer er forståelig nok fascinert av Epsilon Eridani-systemet. For det første er dette stjernesystemet i nærheten av vårt eget, i en avstand på omtrent 10,5 lysår fra solsystemet. For det andre har det vært kjent i noen tid at den inneholder to asteroide belter og en stor ruskeskive. Og for det tredje har astronomer i mange år mistenkt at denne stjernen også kan ha et system med planeter.
På toppen av alt dette har en ny studie av et team med astronomer indikert at Epsilon Eridani kan være hvordan vårt eget solsystem var i løpet av sine yngre dager. Med å stole på NASAs Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) -fly, gjennomførte teamet en detaljert analyse av systemet som viste hvordan det har en arkitektur bemerkelsesverdig lik den astronomen mener solsystemet en gang så ut.
Anført av Kate Su - en assosiert astronom ved Steward Observatory ved University of Arizona - teamet inkluderer forskere og astronomer fra Institutt for fysikk og astronomi ved Iowa State University, Astrophysical Institute og University Observatory ved University of Jena (Tyskland) , og NASAs Jet Propulsion Laboratory and Ames Research Center.
Av hensyn til studien - resultatene ble publisert i The Astronomical Journal under tittelen “Inner 25 AU Debris Distribution in Epsilon Eri System” - teamet stolte på data innhentet med en flyreise fra SOFIA i januar 2015. Kombinert med detaljert datamodellering og forskning som foregikk i mange år, kunne de gjøre nye bestemmelser om strukturen til avfallsdisken.
Som allerede nevnt, indikerte tidligere studier av Epsilon Eridani at systemet er omgitt av ringer som består av materialer som i utgangspunktet er rester fra prosessen med planetdannelse. Slike ringer består av gass og støv, og antas å inneholde mange små steinete og isete kropper også - som solsystemets egen Kuiper Belt, som går i bane rundt vår sol utenfor Neptun.
Nøye målinger av diskens bevegelse har også indikert at en planet med nesten samme masse som Jupiter sirkler stjernen i en avstand som kan sammenlignes med Jupiters avstand fra solen. Basert på tidligere data innhentet av NASAs Spitzer-romteleskopet, var forskere imidlertid ikke i stand til å bestemme plasseringen av varmt materiale på disken - dvs. støv og gass - som ga opphav til to modeller.
I det ene konsentreres varmt materiale i to smale ringer som går i bane rundt stjernen i avstander som tilsvarer Hovedsteroidebåndet og Uranus i vårt solsystem. I følge denne modellen vil den største planeten i systemet sannsynligvis være assosiert med et tilstøtende søppelbelte. I det andre er varmt materiale i en bred disk, ikke konsentrert til asteroidbelte-lignende ringer, og er ikke assosiert med noen planeter i det indre området.
Ved å bruke de nye SOFIA-bildene kunne Su og hennes team bestemme at det varme materialet rundt Epsilon Eridani er ordnet slik den første modellen antyder. I hovedsak er det i minst ett smalt belte, snarere enn i en bred kontinuerlig disk. Som Su forklarte i en pressemelding fra NASA:
"Den høye romlige oppløsningen av SOFIA kombinert med den unike bølgelengdekningen og imponerende dynamiske rekkevidden til FORCAST-kameraet gjorde det mulig for oss å løse den varme utslippet rundt eps Eri, og bekreftet modellen som lokaliserte det varme materialet nær Jovian planetens bane. Videre er det behov for et planetmasseobjekt for å stoppe støvarket fra den ytre sonen, i likhet med Neptuns rolle i solsystemet vårt. Det er virkelig imponerende hvordan eps Eri, en mye yngre versjon av solsystemet vårt, settes sammen som vår. ”
Disse observasjonene ble muliggjort takket være SOFIAs teleskoper ombord, som har en større diameter enn Spitzer - 2,5 meter (100 tommer) sammenlignet med Spitzers 0,85 m (33,5 tommer). Dette muliggjorde en langt større oppløsning, som teamet brukte til å skille detaljer i Epsilon Eridani-systemet som var tre ganger mindre enn det som ble observert ved hjelp av Spitzer-dataene.
I tillegg benyttet teamet seg av SOFIAs kraftige midtinfrarøde kamera - Faint Object infraRed CAmera for SOFIA Telescope (FORCAST). Dette instrumentet gjorde det mulig for teamet å studere de sterkeste infrarøde utslippene som kommer fra det varme materialet rundt stjernen, som ellers ikke kan påvises av bakkebaserte observatorier - på bølgelengder mellom 25-40 mikron.
Disse observasjonene indikerer videre at Epsilon Eridani-systemet ligner mye på vårt eget, om enn i yngre form. I tillegg til å ha asteroide belter og en ruskeskive som ligner vår hovedbelte og Kuiper belte, ser det ut til at den sannsynligvis har flere planeter som venter på å bli funnet i mellomrommene mellom. Som sådan kan studiet av dette systemet hjelpe astronomer til å lære ting om historien til vårt eget solsystem.
Massimo Marengo, en av hans medforfattere av studien, er førsteamanuensis ved Institutt for fysikk og astronomi ved Iowa State University. Som han forklarte i en pressemelding fra University of Iowa:
"Denne stjernen er vertskap for et planetarisk system som for tiden gjennomgår de samme kataklysmiske prosessene som skjedde med solsystemet i sin ungdom, på det tidspunktet der månen fikk mesteparten av kratrene sine, Jorden skaffet vannet i sine hav, og forholdene som var gunstige for livet på planeten vår var satt. ”
For øyeblikket vil det være behov for flere studier på dette nabostjernesystemet for å lære mer om strukturen og bekrefte eksistensen av flere planeter. Og det forventes at utplasseringen av neste generasjons instrumenter - som James Webb Space Telescope, som er planlagt lansert i oktober 2018 - vil være svært nyttig i den forbindelse.
"Prisen på slutten av denne veien er å forstå den sanne strukturen på Epsilon Eridanis dis-out-of-the-world disk, og dens interaksjoner med gruppen av planeter som sannsynligvis beboer systemet sitt," skrev Marengo i et nyhetsbrev om prosjektet. "SOFIA, med sin unike evne til å fange inn infrarødt lys på den tørre stratosfæriske himmelen, er det nærmeste vi har en tidsmaskin, og avslører et glimt av jordas gamle fortid ved å observere nåtiden til en ung sol i nærheten."
