Gökbilimciler, güneş sistemimizin dışında kızılötesi ışıkta şimdiye kadar görülen ilk asteroit kuşağını incelemek için yakındaki bir genç yıldız olan Fomalhaut’un etrafındaki sıcak tozu görüntülemek için NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nu kullandılar. 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 Neptün’ün ötesindeki küçük cisimler ve soğuk tozdan oluşan Kuiper Kuşağı’nın ölçeğinin iki katıdır. 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 olduğumuz bileşenlere benzer bileşenlere sahip” dedi. bu sonuçları açıklamaktadır. “Bu halkalardaki desenlere bakarak, aslında bir gezegen sisteminin nasıl görünmesi gerektiğine dair küçük bir taslak yapmaya başlayabiliriz—Şüpheli gezegenleri görmek için gerçekten yeterince derin bir resim çekebilseydik.”
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. İç kuşaklar ilk kez Webb tarafından kızılötesi ışıkta çözüldü. Üniversitedeki ekibin başka bir üyesi olan Schuyler Wolff, “Webb’nin gerçekten üstün olduğu nokta, bu iç bölgelerdeki tozdan kaynaklanan termal parlamayı fiziksel olarak çözebilmemizdir. Böylece, daha önce hiç göremediğimiz iç kuşakları görebilirsiniz,” dedi. Arizona’nın.
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 başka bir yerde yaklaşık bir düzine asteroit kuşağını görüntülememize izin vermesi için Webb’e ihtiyacımız var. Hubble ve ALMA’nın bize daha soğuk dış bölgeler hakkında öğrettikleri kadar, bu disklerin iç sıcak 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 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, 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 yayınlanıyor Doğa Astronomisi.