天文学者は初めて、発生期の太陽系で星や惑星を生み出すプロセスをかつてないほど詳細に観察しました。ハワイのマウナケアにあるケック望遠鏡の両方を使用して、特別に設計された装置ASTRA（天文学および位相基準天文学）を装備し、アリゾナ大学のジョシュアアイズナーとその同僚は、原始惑星系円盤を渦巻くように覗くことができました。中心にある成長する星に供給され、最終的に惑星や小惑星に合体して太陽系を形成する塵。彼らが見たのは、原始惑星系円盤からの水素ガスが星に組み込まれる方法への洞察を提供しています。
地球から500光年離れた星とその周囲の円盤との境界で発生するプロセスを観察するために必要な非常に細かい解像度を取得するために、チームは2つのケック望遠鏡からの光を組み合わせ、ハッブルの解像度よりも細かい角度解像度を提供します。アイズナーと彼のチームはまた、分光天文学と呼ばれる技術を使用して、分解能をさらに向上させました。原始惑星系円盤から放射される光を、ケック望遠鏡の両方のミラーで異なる波長で測定し、ASTRAでさらに操作することにより、初期の太陽系の中心での過程を観察するために必要な解像度を達成しました。
「ハッブル宇宙望遠鏡で達成できる角度分解能は約100倍粗すぎて、私たちの太陽よりも大きくない初期の星のすぐ外側で何が起こっているのかを見ることができません。」とEisnerは言いました。言い換えれば、太陽系の近傍で考慮されるのに十分近い原始惑星系円盤でさえ、特徴のないブロブとして表示されます。
この新しい手法により、チームは、主に水素で構成されるガスとダストの分布を区別し、ディスクの機能を解決することができました。
「私たちは本当に星に非常に近づき、ガスに富んだ原始惑星系円盤と星の間の境界面を正しく見ることができました」とアイズナーは言いました。
原始惑星系円盤は、ガス分子とダスト粒子の雲が重力の影響で崩壊し始めると、恒星の苗床に形成されます。
最初はゆっくりと回転しますが、雲の質量と重力の増加により、雲はより高密度でコンパクトになります。フィギュアスケート選手が腕を引っ張るほど速く回転するのと同じように、回転運動量の維持により、雲が収縮するにつれて加速します。遠心力により、雲は平らになり、回転するガスとダストの回転ディスクになり、最終的にはほぼ同じ平面で星を周回する惑星が発生します。
天文学者は、降着と呼ばれるプロセスで、星を取り巻く円盤に水素ガスの一部を取り込むことによって質量を獲得することを知っています。これは、2つの方法のいずれかで発生する可能性があります。
1つのシナリオでは、ガスは、星の燃えるような表面に直接洗い流されるときに飲み込まれます。
2番目のはるかに激しいシナリオでは、星から広がっている磁場が接近しているガスを押し戻し、それを束にして、星とその周囲のディスクの間にギャップを作成します。水素原子は、星の表面を叩くのではなく、高速道路にいるかのように磁力線に沿って移動し、このプロセスで過熱され、イオン化されます。
「星の磁場に閉じ込められると、ガスはディスクの平面の上下にアーチ状に広がる磁力線に沿って注がれます」とアイズナーは説明しました。 「その後、材料は高速で星の極域に衝突します。」
毎秒数百万の広島サイズの原子爆弾のエネルギーを放出するこの地獄では、アーチ状のガスの流れの一部がディスクから放出され、星間風として宇宙の遠方に噴出します。
「私たちは、物質がどのように星に付着するのかを理解したいのです」とアイズナーは言った。 「このプロセスは直接測定されたことはありません。」
アイズナーのチームは望遠鏡を15の原始惑星系円盤に向け、若い星の質量は太陽の半分から10倍の間で変化しました。
「ほとんどの場合、ガスがその運動エネルギーの一部を星に非常に近い光に変換することをうまく認識することができました」と彼は言った、より激しい降着シナリオの物語です。
「他の場合では、宇宙に打ち上げられた風の証拠と、星に降着する物質が見られました」とアイズナーは付け加えました。 「私たちは、非常に質量の大きい星の周りで、円盤が恒星の表面に到達する例も見つけました。」
この研究のために天文学者が選択した太陽系はまだ若い、おそらく数百万年前のものです。
「これらのディスクは数百万年以上も使用されるでしょう」とアイズナー氏は語った。 「その時までに、最初の惑星、木星や土星に似た巨大ガスが形成され、多くのディスク材料を使い果たすかもしれません。」
地球、金星、火星などのより堅固で岩の多い惑星は、かなり後になるまで存在しません。
「しかし、それらのビルディングブロックは今形成されている可能性があります」と彼は言った、それがこの研究が、地球のような潜在的に居住可能な惑星を持つものを含む、太陽系がどのように形成されるかを理解するために重要である理由です。
「原始惑星系円盤内の有機分子と水を同様に測定できるかどうかを確認するつもりです」と彼は言った。 「これらは、生命を宿す条件を備えた惑星を潜在的に生み出すものとなるでしょう。」
チームの論文がAstrophysical Journalに掲載されました
論文：Eisner et al。 T TauriおよびHerbig Ae / Beスターから0.1 AU以内の空間的およびスペクトル的に分解された水素ガス。
出典：アリゾナ大学
