European Southern Observatory (ESO) har gitt ut en fantastisk samling av bilder av omskjæringsskivene som omgir unge stjerner. Bildene ble tatt med SPHERE-instrumentet (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) på ESOs Very Large Telescope (VLT) i Chile. Vi har sett på bilder av omskjellige disker i ganske lang tid, men denne samlingen avslører det fascinerende mangfoldet av former som en størrelse disse diskene kan ta.
Vi har en allment akseptert modell av stjernedannelse støttet av rikelig med bevis, inkludert bilder som disse fra ESO. Modellen starter med en sky av gass og støv som kalles en gigantisk molekylær sky. Innenfor skyen begynner en lomme med gass og støv å samle seg. Etter hvert, når tyngdekraften får materialet til å falle innover, blir lommen mer massiv, og utøver enda mer gravitasjonstrekk. Mer gass og støv trekkes fortsatt inn.
Materialet som faller inn gir også litt vinkelmoment i lommen, noe som forårsaker rotasjon. Når nok materiale er samlet, antennes fusjon og en stjerne blir født. På det tidspunktet er det en proto-stjerne inne i skyen, med ubrukt gass og støv som er igjen i en roterende ring rundt proto-stjernen. Den resterende roterende ringen kalles en omskjærende plate, hvorav planeter til slutt dannes.
Det er andre bilder av omskjermede plater, men de har vært utfordrende å ta. For å avbilde en mengde detaljer på diskene, må du blokkere stjernens lys i midten av disken. Det er her SPHERE kommer inn.
SPHERE ble lagt til ESOs Very Large Telescope i 2014. Det er den primære jobben å direkte avbilde eksoplaneter, men den har også muligheten til å ta bilder av omliggende stjerneskiver. For å gjøre det, skiller det to typer lys: polarisert og ikke-polarisert.
Lys som kommer direkte fra en stjerne - på disse bildene, en ung stjerne som fortsatt er omgitt av en omskjærende plate - er ikke-polarisert. Men når stjernelyset er spredt av materialet i selve disken, blir lyset polarisert. SPHERE, som navnet antyder, er i stand til å skille de to lystyper og isolere bare lyset fra disken. Det er slik instrumentet tar opp slike fascinerende bilder av diskene.
Helt siden det ble klart at eksoplaneter ikke er sjeldne, og at de fleste stjerner - kanskje alle stjerner - har planeter som kretser rundt dem, har forståelsen av dannelse av solsystemet blitt et hett tema. Problemet har vært at vi ikke virkelig kan se det skje i sanntid. Vi kan se på vårt eget solsystem og andre fullt dannede systemer, og komme med gjetninger om hvordan de dannet seg. Men planetdannelse er skjult inne i de omsluttende skivene. Å se på disse diskene er avgjørende for å forstå koblingen mellom egenskapene til selve disken og planetene som dannes i systemet.
Skivene som er avbildet i denne samlingen, er for det meste fra en studie som heter DARTTS-S (Discs ARound T Tauri Stars with SPHERE) -undersøkelsen. T Tauri-stjerner er unge stjerner under 10 millioner år gamle. I den alderen er planeter fortsatt i ferd med å danne seg. Stjernene varierer fra 230 til 550 lysår unna Jorden. Astronomisk sett er det ganske nært. Men stjernenes blendende sterke lys gjør det fortsatt veldig vanskelig å fange det svake lyset på platene.
Et av bildene er ikke en T Tauri-stjerne og er ikke fra DARTTS-S-studien. Platen rundt stjernen GSC 07396-00759, på bildet over, er faktisk fra SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets) undersøkelsen, selv om selve bildene ble tatt med SPHERE. GSC 07396-00759 er en rød stjerne som er en del av et flerstjernersystem som var en del av DARTTS-S-studien. Det underlige er at rød stjerne er på samme alder som T TAURI-stjernen i samme system, men ringen rundt den røde stjernen er mye mer utviklet. Hvorfor de to platene rundt to stjerner på samme alder er så forskjellige fra hverandre når det gjelder tidsskala og evolusjon er et puslespill, og er en av grunnene til at astronomer ønsker å studere disse platene mye nærmere.
Vi kan studere vårt eget solsystem, og se på posisjonene og egenskapene til planetene og asteroidebeltet og Kuiper Belt. Fra det kan vi prøve å gjette hvordan det hele dannet seg, men vår eneste sjanse til å forstå hvordan det hele kom sammen er å se på andre yngre solsystemer som de danner.
SPHERE-instrumentet, og andre fremtidige instrumenter som James Webb-romteleskopet, vil tillate oss å se på de omkringliggende skivene rundt andre stjerner, og å drille ut detaljene om planetdannelse. Disse nye bildene fra SPHERE er en spennende smak av detaljene og variasjonen vi kan forvente å se.
