Bu görüntü, Fomalhaut enkaz sisteminin bileşenlerinin birbiriyle nasıl ilişkili olduğunu göstermektedir. Atacama Büyük Milimetre/Milimetre-altı Dizisi ile yapılan gözlemler, yıldızın yörüngesinde dönen ve birbirlerini parçalayan (kırmızıyla gösterilen) kum büyüklüğündeki tanecikleri ortaya koyuyor. Hubble Uzay Teleskobu tarafından izlenen ve burada mavi renkle gösterilen ortaya çıkan daha ince taneli parçacıklar, yıldızdan akan fotonlar tarafından dış halkadan dışarı fırlatılır. JWST’nin MIRI cihazı, Fomalhaut sisteminin (turuncu) içini dolduran sıcak tozu açığa çıkararak resmin tamamını sağlar. Bu toz, yakınlarda bir veya daha fazla gezegenin varlığını gösteren ikinci bir halka şeklinde düzenlenmiştir. Kredi: Adam Block ve András Gáspár/Steward Gözlemevi
Yakınlardaki parlak yıldız Fomalhaut’un yeni bir Webb Uzay Teleskobu görüntüsü, görünmeyen gezegenlerin güçlerine işaret eden iç içe geçmiş toz halkaları da dahil olmak üzere daha önce hiç görülmemiş ayrıntıları ortaya koyuyor.
Arizona Üniversitesi astronomları tarafından yönetilen bir ekip, NASA‘S James Webb Uzay Teleskobu Güneş sistemimizin dışında kızılötesi ışıkta görülen ilk asteroit kuşağını incelemek için yakındaki bir genç yıldız olan Fomalhaut’un etrafındaki sıcak tozu görüntülemek. Görüntü, bazıları daha önce hiç görülmemiş iç içe eşmerkezli toz halkalarını gösteriyor. Bu kuşaklar büyük olasılıkla gömülü, görünmeyen gezegenlerin ürettiği yerçekimi kuvvetleri tarafından oyulmuştur.
Gökbilimcileri şaşırtacak şekilde, tozlu yapılar güneş sistemimizin asteroit ve Kuiper toz kuşaklarından çok daha karmaşık. Yıldızdan 14 milyar mile veya 23 milyar kilometreye uzanan iç içe geçmiş üç kuşak vardır; Bu, Dünya’nın Güneş’e olan uzaklığının 150 katıdır. En dıştaki kuşağın ölçeği, küçük cisimlerden ve ötesindeki soğuk tozdan oluşan güneş sistemimizin Kuiper kuşağının ölçeğinin kabaca iki katıdır. Neptün, bilinen en dış gezegen. Fomalhaut sistemindeki daha önce hiç görülmemiş iç kayışlar ilk kez Webb tarafından ortaya çıkarıldı. Sonuçlar 8 Mayıs’ta dergide yayınlandı Doğa Astronomisi.
Kuşaklar, Dünya’dan yaklaşık 25 ışıkyılı uzaklıkta bulunan ve güney takımyıldızı Piscis Austrinus’un en parlak yıldızı olarak çıplak gözle görülebilen genç sıcak yıldızı çevreliyor. Tozlu kuşaklar, asteroitler ve kuyruklu yıldızlara benzer şekilde daha büyük cisimlerin çarpışmalarından kaynaklanan döküntülerdir ve sıklıkla enkaz diskleri olarak tanımlanırlar. Gökbilimciler, Fomalhaut’un diskini ilk olarak 1983’te keşfettiler. Ancak hiçbir zaman Webb’inki kadar muhteşem ya da açıklayıcı bir görüntü olmamıştı.
Bu görüntü, iç ve dış asteroit kuşakları dahil olmak üzere Fomalhaut sisteminin özelliklerini göstermektedir. “Büyük toz bulutu” vurgulanır ve çıkıntılar onu 23 ve 25,5 mikron olmak üzere iki kızılötesi dalga boyunda gösterir. Ölçek çubuğu, Dünya ile güneş arasındaki ortalama mesafe veya 93 milyon mil olan astronomik birimlerle etiketlenmiştir. Dış halka yaklaşık 240 Dünya-güneş mesafesini kapsar. Kredi: NASA, ESA, CSA, András Gáspár (Arizona Üniversitesi), Alyssa Pagan (STScI)
UArizona’nın Steward Gözlemevi’nde astronom yardımcısı olan András Gáspár, “Fomalhaut’u galaksimizin başka yerlerinde bulunan enkaz disklerinin ilk örneği olarak tanımlayabilirim, çünkü kendi gezegen sistemimizde sahip olduğumuz bileşenlere benzer bileşenlere sahiptir” dedi. “Bu halkalardaki desenlere bakarak, şüphelenilen gezegenleri görmek için yeterince derin bir resim çekebilirsek, bir gezegen sisteminin nasıl görünmesi gerektiğine dair küçük bir taslak oluşturmaya başlayabiliriz.”
Bir yıldızın etrafındaki protogezegen diski fikri, gökbilimciler Immanuel Kant ve Pierre-Simon Laplace’ın bağımsız olarak güneşin ve gezegenlerin yerçekimi nedeniyle çöken ve düzleşen dönen bir gaz bulutundan oluştuğu teorisini geliştirdikleri 1700’lerin sonlarına kadar uzanır. Enkaz diskleri daha sonra, gezegenlerin oluşumunun ardından ve ilkel gaz dağıldıktan sonra gelişir. Asteroitler gibi küçük cisimler çarpıştıkça, yüzeyleri büyük toz bulutları ve diğer molozlara dönüşür. Tozlarına ilişkin gözlemler, bir ötegezegen sisteminin yapısına, Dünya büyüklüğündeki gezegenlere ve hatta tek tek görülemeyecek kadar küçük olan asteroitlere kadar uzanan benzersiz ipuçları sağlar.
Fomalhaut çevresindeki en dıştaki kuşağın keskin görüntüleri daha önce Hubble uzay teleskobuHerschel Uzay Gözlemevi ve Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi veya ALMA. Ancak hiçbiri içinde herhangi bir yapı bulamadı. İç kuşaklar ilk kez Webb tarafından kızılötesi ışıkta çözüldü.
Steward’da yardımcı araştırma profesörü ve makalenin ortak yazarlarından Schuyler Wolff, “Webb’nin gerçekten üstün olduğu nokta, bu iç bölgelerdeki tozdan kaynaklanan termal ışımayı fiziksel olarak çözebiliyor olmamızdır,” dedi. “Böylece daha önce hiç göremediğimiz iç kuşakları görebilirsiniz.”
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 benzerini 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.”
Bu kuşaklar büyük olasılıkla görünmeyen gezegenler tarafından üretilen yerçekimi kuvvetleri tarafından oyulmuştur. Benzer şekilde, güneş sistemimizin içinde, Jüpiter asteroit kuşağını ağıllar; Kuiper kuşağının iç kenarı Neptün tarafından oyulmuştur ve dış kenar, ötesindeki henüz görülmemiş cisimler tarafından yönlendirilebilir. Webb daha fazla sistemi görüntüledikçe, gökbilimciler gezegenlerinin konfigürasyonları hakkında daha ayrıntılı bir anlayış kazanacaklar.
“Fomalhaut’un etrafındaki kuşaklar bir tür gizemli roman: Gezegenler nerede?” dedi ekip üyesi, UArizona Regents Astronomi Profesörü ve bu gözlemleri yapan Webb’in Orta Kızılötesi Enstrümanı veya MIRI için ABD bilim lideri olarak hizmet veren George Rieke. “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. Gáspár’ın ekibi tarafından yapılan müteakip 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.
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için bkz. Webb Uzay Teleskobu Fomalhaut’un Asteroit Kuşağını Keşfediyor ve Gizli Gezegenlerin Kanıtlarını Keşfediyor.
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