Bu sanatçının çizimi, 25 ışıkyılı uzaklıkta bulunan parlak yıldız Fomalhaut’un etrafında dönen iki buzlu, tozlu cismin çarpışmasını tasvir ediyor. Bu, çok ince toz parçacıklarından oluşan genişleyen bir buluta neden olmuş olabilir. NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanan gökbilimciler şimdi genç yıldızı çevreleyen iç içe geçmiş üç enkaz kuşağı keşfettiler. Görünmeyen gezegenlerin yerçekimi kuvvetleri tarafından oyulmuş olabilecek bu kuşaklar, ötegezegen sistemlerinin yapısına ilişkin içgörü sağlar. Kredi: ESA, NASA ve M. Kornmesser
Yakındaki Gezegen Sistemi Nefes Kesen Detaylarla Görülüyor
Yakınlardaki parlak yıldız Fomalhaut’un yeni bir Webb Uzay Teleskobu görüntüsü, gezegen sistemini, iç içe eşmerkezli toz halkaları da dahil olmak üzere daha önce hiç görülmemiş ayrıntılarla ortaya koyuyor. Bu kuşaklar büyük olasılıkla gömülü, görünmeyen gezegenlerin ürettiği yerçekimi kuvvetleri tarafından oyulmuştur. Benzer şekilde, güneş sistemimizin içinde, Jüpiter bizimle dev gezegen arasında uzanan artık enkazdan oluşan asteroit kuşağını kuşatıyor. Astronomlar, Fomalhaut’un diskini ilk kez 1983’te keşfettiler. Ancak, Webb’inki kadar muhteşem – ya da açıklayıcı – bir görüntü hiç olmamıştı.
Genç yıldız Fomalhaut’u çevreleyen tozlu enkaz diskinin bu görüntüsü, Webb’in Orta Kızılötesi Enstrümanından (MIRI) alınmıştır. Yıldızdan 14 milyar mile (23 milyar kilometre) uzanan iç içe üç kuşak ortaya koyuyor. Daha önce hiç görülmemiş iç kuşaklar ilk kez Webb tarafından ortaya çıkarıldı. Hubble Uzay Teleskobu ve Herschel Uzay Gözlemevi ile Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi (ALMA), daha önce en dıştaki kuşağın keskin görüntülerini çekmişti. Ancak hiçbiri içinde herhangi bir yapı bulamadı. Bu kuşaklar büyük olasılıkla görünmeyen gezegenler tarafından üretilen yerçekimi kuvvetleri tarafından oyulmuştur. Kredi: NASA, ESA, CSA, András Gáspár (Arizona Üniversitesi), Alyssa Pagan (STScI)
Webb Uzay Teleskobu, Fomalhaut’un Asteroit Kuşağını Arıyor ve Çok Daha Fazlasını Buluyor
Kullanılan gökbilimciler NASA‘S James Webb Uzay Teleskobu Güneş sistemimizin dışında kızılötesi ışıkta şimdiye kadar görülen ilk asteroit kuşağını incelemek için yakındaki bir genç yıldız olan Fomalhaut’un etrafındaki sıcak tozu görüntülemek. Ancak, tozlu yapıların, güneş sistemimizin asteroit ve Kuiper toz kuşaklarından çok daha karmaşık olması onları şaşırtıyor. Genel olarak, yıldızdan 14 milyar mile (23 milyar kilometre) uzanan iç içe geçmiş üç kuşak vardır; Bu, Dünya’nın Güneş’e olan uzaklığının 150 katıdır. En dıştaki kuşağın ölçeği kabaca güneş sistemimizin ölçeğinin iki katıdır. Kuiper Kemeri küçük cisimlerin ve ötesindeki soğuk tozun Neptün. Daha önce hiç görülmemiş iç kuşaklar ilk kez Webb tarafından ortaya çıkarıldı.
Kuşaklar, güney takımyıldızı Piscis Austrinus’un en parlak yıldızı olarak çıplak gözle görülebilen genç sıcak yıldızı çevreliyor. Tozlu kuşaklar, asteroitlere ve kuyruklu yıldızlara benzer şekilde, daha büyük cisimlerin çarpışmalarından kaynaklanan döküntülerdir ve sıklıkla “enkaz diskleri” olarak tanımlanırlar. Tucson’daki Arizona Üniversitesi’nden András Gáspár ve yeni bir makalenin baş yazarı, “Fomalhaut’u galaksimizin başka yerlerinde bulunan enkaz disklerinin arketipi olarak tanımlayabilirim, çünkü kendi gezegen sistemimizde sahip olduğumuza benzer bileşenlere sahip” dedi. bu sonuçları açıklamaktadır. “Bu halkalardaki örüntülere bakarak, aslında bir gezegen sisteminin nasıl görünmesi gerektiğine dair küçük bir taslak yapmaya başlayabiliriz – eğer gerçekten şüphelenilen gezegenleri görecek kadar derin bir resim çekebilirsek.”
bu Hubble uzay teleskobu ve Herschel Uzay Gözlemevi’nin yanı sıra Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi (ALMA), daha önce en dıştaki kuşağın keskin görüntülerini almış. Ancak hiçbiri içinde herhangi bir yapı bulamadı. İç kuşaklar ilk kez Webb tarafından kızılötesi ışıkta çözüldü. “Webb’nin gerçekten üstün olduğu nokta, bu iç bölgelerdeki tozdan kaynaklanan termal ışımayı fiziksel olarak çözebiliyor olmamızdır. Arizona Üniversitesi’nden ekibin bir başka üyesi olan Schuyler Wolff, “Böylece daha önce hiç göremediğimiz iç kuşakları görebilirsiniz” dedi.
Hubble, ALMA ve Webb, bir dizi yıldızın etrafındaki enkaz disklerinin bütünsel bir görünümünü bir araya getirmek için bir araya geliyor. Wolff, “Hubble ve ALMA ile bir grup Kuiper Kuşağı analogunu görüntüleyebildik ve dış disklerin nasıl oluştuğu ve geliştiği hakkında çok şey öğrendik” dedi. “Ama Webb’in başka bir yerde bir düzine kadar asteroit kuşağını görüntülememize izin vermesi gerekiyor. Hubble ve ALMA’nın bize daha soğuk dış bölgeler hakkında öğrettikleri kadar, bu disklerin sıcak iç bölgeleri hakkında da çok şey öğrenebiliriz.”
Webb’in Orta Kızılötesi Enstrümanı (MIRI) tarafından yakalanan Fomalhaut sisteminin bu görüntüsü, referans için pusula oklarını, ölçek çubuğunu ve renk anahtarını gösterir. Etiketler çeşitli yapıları gösterir. Sağda, büyük bir toz bulutu vurgulanır ve çıkıntılar onu iki kızılötesi dalga boyunda gösterir: 23 ve 25,5 mikron.
Kuzey ve doğu pusula okları, görüntünün gökyüzündeki yönünü gösterir. Gökyüzünde (aşağıdan görüldüğü gibi) kuzey ve doğu arasındaki ilişkinin, yer haritasındaki (yukarıdan görüldüğü gibi) yön oklarına göre ters çevrildiğine dikkat edin.
Ölçek çubuğu, Dünya ile Güneş arasındaki ortalama mesafe veya 93 milyon mil olan astronomik birimlerle etiketlenmiştir. Dış halkanın çapı yaklaşık 240 astronomik birimdir.
Bu görüntü, görünür ışık renklerine çevrilmiş ışığın görünmez orta kızılötesi dalga boylarını göstermektedir. Renk anahtarı ve etiketler, ışığı toplarken hangi MIRI filtrelerinin kullanıldığını gösterir.
Kredi: NASA, ESA, CSA, András Gáspár (Arizona Üniversitesi), Alyssa Pagan (STScI)
Bu kuşaklar büyük olasılıkla görünmeyen gezegenler tarafından üretilen yerçekimi kuvvetleri tarafından oyulmuştur. Benzer şekilde, güneş sistemimizin içinde Jüpiter asteroit kuşağını çevreler, Kuiper Kuşağının iç kenarı Neptün tarafından şekillendirilir ve dış kenar, onun ötesindeki henüz görülmemiş cisimler tarafından yönlendirilebilir. Webb daha fazla sistemi görüntüledikçe, gezegenlerinin konfigürasyonlarını öğreneceğiz.
Fomalhaut’un toz halkası, 1983 yılında NASA’nın Kızılötesi Astronomi Uydusu (IRAS) tarafından yapılan gözlemlerde keşfedildi. Halkanın varlığı, Mauna Kea, Hawaii’deki milimetre altı teleskoplar, NASA’nın Spitzer Uzay Teleskobu ve Caltech’in Milimetre-altı Gözlemevi kullanılarak önceki ve daha uzun dalga boyu gözlemlerinden de çıkarılmıştır.
“Fomalhaut’un etrafındaki kuşaklar bir tür gizemli roman: Gezegenler nerede?” dedi. “Yıldızın etrafında muhtemelen gerçekten ilginç bir gezegen sistemi olduğunu söylemek çok büyük bir adım değil.”
Wolff, “İkinci ara kuşak ve ardından daha geniş asteroit kuşağı ile daha karmaşık bir yapıyı kesinlikle beklemiyorduk” diye ekledi. “Bu yapı çok heyecan verici çünkü bir astronom ne zaman bir diskte bir boşluk ve halka görse, ‘Halkaları şekillendiren gömülü bir gezegen olabilir!’ diyorlar.”
Webb ayrıca Gáspár’ın “büyük toz bulutu” olarak adlandırdığı ve dış halkada iki protogezegen gövdesi arasında meydana gelen bir çarpışmanın kanıtı olabilecek şeyi de görüntüledi. Bu, ilk olarak dış halkanın içinde görülen şüpheli bir gezegenden farklı bir özelliktir. 2008 yılında Hubble tarafından. Sonraki Hubble gözlemleri, nesnenin 2014 yılına kadar ortadan kaybolduğunu gösterdi. Makul bir yorum, bu yeni keşfedilen özelliğin, önceki gibi, birbirine çarpan iki buzlu cisimden oluşan çok ince toz parçacıklarından oluşan genişleyen bir bulut olduğudur.
Bir yıldızın etrafındaki protogezegen diski fikri, astronomlar Immanuel Kant ve Pierre-Simon Laplace’ın bağımsız olarak Güneş ve gezegenlerin yerçekimi nedeniyle çöken ve düzleşen dönen bir gaz bulutundan oluştuğu teorisini geliştirdikleri 1700’lerin sonlarına kadar gider. Enkaz diskleri daha sonra, gezegenlerin oluşumunu ve ilkel gazın sistemlere dağılmasını takiben gelişir. Asteroitler gibi küçük cisimlerin feci bir şekilde çarpıştığını ve yüzeylerini devasa toz ve diğer moloz bulutlarına dönüştürdüğünü gösteriyorlar. Tozlarına ilişkin gözlemler, bir ötegezegen sisteminin yapısına, dünya büyüklüğündeki gezegenlere ve hatta bireysel olarak görülemeyecek kadar küçük olan asteroitlere kadar uzanan benzersiz ipuçları sağlar.
Takımın sonuçları dergide yayınlandı Doğa Astronomisi.
Referans: András Gáspár, Schuyler Grace Wolff, George H. Rieke, Jarron M. Leisenring, Jane Morrison, Kate YL Su, Kimberly Ward-Duong, Jonathan Aguilar, Marie tarafından yazılan “JWST/MIRI kullanılarak iç Fomalhaut diskinin uzamsal olarak çözümlenmiş görüntüsü” Ygouf, Charles Beichman, Jorge Llop-Sayson ve Geoffrey Bryden, 8 Mayıs 2023, Doğa Astronomisi.
DOI: 10.1038/s41550-023-01962-6
James Webb Uzay Teleskobu, dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevidir. Fomalhaut gözlemleri, NASA ve ESA’nın katkılarıyla Orta Kızılötesi Enstrümanı (MIRI) kullanmıştır.Avrupa Uzay Ajansı), ulusal olarak finanse edilen Avrupa Enstitüleri (MIRI Avrupa Konsorsiyumu) konsorsiyumu ve Arizona Üniversitesi ile ortaklaşa NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı tarafından tasarlanan ve üretilen aletle. Webb, güneş sistemimizdeki gizemleri çözecek, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyaların ötesine bakacak ve evrenimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini ve içindeki yerimizi araştıracak. Webb, NASA’nın ortakları ESA ve Kanada Uzay Ajansı tarafından yönetilen uluslararası bir programdır.