Zvětšit obrázek

Snímek z Hubbla ukazuje nezvyklý tvar prachového disku okolo hvězdy HD 15115 – připomíná modrou jehlu („Blue Needle“). Kredit: NASA, ESA, P. Kalas (University of California, Berkeley)

Astronomové se při pozorování většinou setkávají u hvězd s asymetrickým hromaděním prachu a většími tělesy, ale v tomto případě má prachový disk u mladé hvězdy známé jako HD 15115 velmi neobvyklý jehlicovitý tvar – „Modrá jehla“ („Blue Needle“).

Vědci jsou přesvědčeni, že tvar nakloněného disku mohou ovlivňovat exoplanety nebo blízké hvězdy na velmi protažených eliptických drahách. Zkoumají, jestli gravitace hvězdy známé jako HIP 12545, vzdálené asi 10 sv.l. od HD 15115, nezpůsobuje modrý jehlicovitý tvar disku. Tak ho vidí ve viditelném světle Hubble a v blízkém infračerveném světle Keck.

Zvětšit obrázek

Prachový disk okolo hvězdy HD 15115. Kredit: Kalas, P., Fitzgerald, M. P. and Graham (UC Berkeley)

Zatímco protoplanetární disky kolem mladých hvězd jsou považovány za „porodnice“ planet, materiál v disku u HD 15115 tvoří pravděpodobně zbytky po formování planety. Podobně jako v naší Sluneční soustavě Kuiperův pás (Kuiper Belt), který obsahuje objekty jak kamenné tak z ledu a sahá od 30 AU (přibližně dráha Neptunu) po 50 AU. (1 AU = 149,5 miliónů km, vzdálenost Slunce - Země). Z 800 dosud  identifikovaných těles Kuiperova pásu byla vloni IAU (International Astronomical Union) vyčleněna nová skupina - Trpasličí planety, do které dnes patří i Pluto ("Pluto už jen „trpasličí planetou“, "Boj o Pluto ještě neskončil" ).

Astronomové jsou přesvědčeni, že disk okolo hvězdy HD 15115 tvoří prach ze srážek mezi jednotlivými objekty, které mohou být ovlivněný exoplanetami v blízkosti hvězdy, stejně jako ve Sluneční soustavě Neptun gravitačně působí na Kuiperův pás.

Paul Kalas (University of California, Berkeley a Center for Adaptive Optics, UC, Santa Cruz), hlavní autor studie, cituje jednu z teorií o planetárním disku, která umožňuje vznik takové „jehly“. Podle některých astronomů se Neptun původně vytvořil mezi Saturnem a Uranem a teprve později byl „vykopnut“ na svou současnou dráhu až za Uran. Příčinu hledají v „gravitačním tanci“ mezi Saturnem a Jupiterem předtím, než se jejich oběžné dráhy stabilizovaly. Standardní teorie nepopisují příliš přesvědčivě vznik Neptunu ve vzdálenosti od Slunce, kde se v současnosti nachází. Odporuje tomu zejména hustota planety a také doba, kterou by tak velká planeta potřebovala ke svému vzniku.

Zvětšit obrázek

Beta Pictoris – blízký infračervený snímek prachového disku (hvězda je zastíněna). Kredit: J.-L. Beuzit et al. (Grenoble Obs.), ESO

„Uvažujeme, jestli se v současnosti takovéto planetární přesouvání nevyskytuje u HD 15115. To by vysvětlovalo tak značně asymetrický disk,“ řekl Kalas.

Velmi eliptická oběžná dráha způsobí, že disk okolo HD 15115 bude na jedné straně vzdálen od mateřské hvězdy stejně jako Kuiperův pás od Slunce, ale na druhé straně bude sahat do vzdálenosti nejméně 10krát větší. „Modrá jehla“ („Blue Needle“) se svými nejméně 550 AU (82 miliard km) je druhým nejvíce protaženým diskem (doposud pozorovaným).

Zvětšit obrázek

Astronom Paul Kalas (UC Berkeley)

Prachové disky existují nejméně u 100 hvězd, ale kvůli přesvícení mohly být pozorovány zblízka pouze u asi 12 hvězd. Průlom nastal po instalaci kamery ACS (Advanced Camera for Surveys) na Hubbla. Za poslední 3 roky (do selhání ACS na začátku tohoto roku) došlo k nárůstu objevu disků. Hubble důležitý pro průzkum disků ve viditelném světle, Keck pro detailní infračervenou analýzu oblastí v těsném okolí hvězdy, kde se mohou formovat planety.

Podle Kalase HD 15115 i HIP 12545 patří pohybující skupiny hvězd MPMG (Beta Pictoris Moving Group), kterou tvoří 17 hvězdných systémů (rozpínající se hvězdokupy) a asi 30 jednotlivých hvězd, včetně identifikovaných hnědých trpaslíků (Brown Darf). Jedná se o skupinu hvězd, které mají stejné místo i dobu vzniku (v tomto případě asi 12 miliónů let) a společně „volně plují“ vesmírem. HD 15115 se velmi podobá jiné hvězdě ze skupiny MPMG – malému červenému trpaslíku AU Microscopii (AU Mic, souhvězdí Mikroskop), který je od Země vzdálena 32 sv.l. a obklopuje ho disk ze zbytků po vzniku mateřské hvězdy. Jádro skupiny MPMG leží ve vzdálenosti asi 115 sv.l. od Země a průměrné stáří je odhadován na 10 až 30 miliónů let. Hvězda Beta Pictoris (Beta Pic), leží v souhvězdí Malíře (Pictor) ve vzdálenosti pouhých 60 sv.l. (stáří 12 – 20 miliónů let) a je obklopena prachovým diskem, jehož průměr je okolo 1 500 AU (220 miliard km).

Ale disk u HD 15115 je mnohem více asymetrický než u dalších 3 hvězd ve skupině a také má výrazně méně prachu než 2 stejně hmotné hvězdy. Podle Kalase může chybějící materiál souviset s procesem, při kterým se vytvořila jehla. „Chybějící hmota je docela zajímavá,“ řekl. „Možná mechanismus, který zapříčinil nynější nesouměrnou morfologii disku, ho také připravil o značnou část materiálu.“

Zvětšit obrázek

Prachový disk okolo hvězdy AU Microscopii. Kredit: Kalas, P., Fitzgerald, M. P. and Graham (UC Berkeley)

Prachový disk kolem HD 15115 byl poprvé nepřímo pozorován v roce 2000 a první obrázky z Hubbla byly pořízeny v červenci 2006. Mimořádně nezvyklý jehlicovitý tvar disku vyburcoval astronomy k jeho pozorování. Havajská observatoř W.M.Keck Observatory měla potvrdit jeho existenci a Hubble zobrazit detaily při pohledu z větší blízkosti. Po porovnání blízkých infračervených snímků z Kecku a optických z Hubbla se zjistilo, že disk je extrémně modrý, což je mezi takovými disky relativně vzácné. Minulý rok se pro pokračující výzkum začala používat adaptivní optika na dalekohledu Keck.

U hvězdy HIP 12545 zatím nebyl prachový disk objeven. Kalas doufá, že se tak stane na podzim při pozorování dalekohledem Keck s adaptivní optikou, která odstraňuje deformace způsobené naší atmosférou.

HD 15115 je hvězda spektrální třídy „F“ a je jen o trochu větší než naše Slunce. HIP 12545 je hvězda spektrální třídy „M“ a má přibližně 2krát větší hmotnost než Slunce.

Kalas věří, že výzkum HD 15115 povede ke stejnému zájmu astronomů jako kdysi objev Beta Pictoris (víc než 300 vědeckých prací). Jednou z otázek, které je potřeba zodpovědět, je existence „Modré jehly“ a jestli se jedná jen o dočasný jev nebo o sice vzácný, ale „normální“ prachový disk u hvězdy. „Modrá jehla představuje novou výzvy pro teoretiky,“ řekl Kalas.

Výsledky výzkumu HD 15115 byly publikovány v Astrophysical Journal. Spoluautory jsou astronom Jamesem Graham (University of California, Berkeley a Center for Adaptive Optics at the University of California, Santa Cruz) a postgraduální student Michael P. Fitzgerald.

Zdroj: Spaceflight Now