Astronomer er forståeligt fascineret af Epsilon Eridani-systemet. For det første er dette stjernesystem tæt på vores eget i en afstand af ca. 10,5 lysår fra solsystemet. For det andet har det været kendt i nogen tid, at det indeholder to asteroidbælter og en stor affaldsskive. Og for det tredje har astronomer i mange år mistænkt, at denne stjerne også kan have et system med planeter.
På toppen af alt det har en ny undersøgelse fra et team af astronomer indikeret, at Epsilon Eridani kan være, hvad vores eget solsystem var i de yngre dage. Med tillid til NASAs stratosfæriske observatorium for SOFIA-fly foretog teamet en detaljeret analyse af systemet, der viste, hvordan det har en arkitektur, der bemærkelsesværdigt svarer til, hvad astronomen mener, at solsystemet engang så ud.
Anført af Kate Su - en associeret astronom ved Steward Observatory på University of Arizona - teamet inkluderer forskere og astronomer fra Institut for Fysik og Astronomi ved Iowa State University, Astrophysical Institute og University Observatory ved University of Jena (Tyskland) og NASAs Jet Propulsion Laboratory og Ames Research Center.
Af hensyn til deres undersøgelse - hvis resultater blev offentliggjort i The Astronomical Journal under titlen ”Den indre 25 AU-spredningsdistribution i Epsilon Eri-systemet” - teamet var afhængige af data, der blev opnået ved en flyvning fra SOFIA i januar 2015. Kombineret med detaljeret computermodellering og forskning, der foregik i årevis, var de i stand til at foretage nye beslutninger om strukturen af affaldsdisken.
Som allerede bemærket, indikerede tidligere undersøgelser af Epsilon Eridani, at systemet er omgivet af ringe bestående af materialer, der stort set er rester fra processen med planetdannelse. Sådanne ringe består af gas og støv og antages også at indeholde mange små stenede og iskolde kroppe - ligesom solsystemets egen Kuiper Belt, der kredser om vores sol ud over Neptun.
Omhyggelige målinger af diskens bevægelse har også indikeret, at en planet med næsten samme masse som Jupiter cirkler stjernen i en afstand, der kan sammenlignes med Jupiters afstand fra solen. Baseret på tidligere data indhentet af NASAs Spitzer-rumteleskop var forskere imidlertid ikke i stand til at bestemme placeringen af varmt materiale inden i disken - dvs. støv og gas - som gav anledning til to modeller.
I det ene koncentreres varmt materiale i to smalle ringe af affald, der kredser om stjernen i afstande, der svarer til henholdsvis Hovedsteroidebæltet og Uranus i vores solsystem. I henhold til denne model vil den største planet i systemet sandsynligvis være forbundet med et tilstødende affaldsrem. I det andet er varmt materiale i en bred disk, er ikke koncentreret til asteroidbæltelignende ringe og er ikke forbundet med nogen planeter i det indre område.
Ved hjælp af de nye SOFIA-billeder kunne Su og hendes team bestemme, at det varme materiale omkring Epsilon Eridani er arrangeret som den første model antyder. I det væsentlige er det i mindst et smalt bælte snarere end i en bred kontinuerlig disk. Som Su forklarede i en NASA-pressemeddelelse:
”Den høje rumlige opløsning af SOFIA kombineret med den unikke bølgelængdedækning og imponerende dynamiske rækkevidde for FORCAST-kameraet gjorde det muligt for os at løse den varme emission omkring eps Eri, hvilket bekræfter modellen, der placerede det varme materiale i nærheden af den joviske planets bane. Derudover er der behov for et planetarisk masseobjekt for at stoppe støvarket fra den ydre zone, svarende til Neptuns rolle i vores solsystem. Det er virkelig imponerende, hvordan eps Eri, en meget yngre version af vores solsystem, er sammensat som vores. ”
Disse observationer blev muliggjort takket være SOFIAs teleskoper ombord, der har en større diameter end Spitzer - 2,5 meter (100 tommer) sammenlignet med Spitzers 0,85 m (33,5 inches). Dette gav mulighed for langt større opløsning, som teamet brugte til at skelne detaljer inden for Epsilon Eridani-systemet, der var tre gange mindre end hvad der var blevet observeret ved hjælp af Spitzer-dataene.
Derudover brugte teamet SOFIAs kraftfulde melleminfrarøde kamera - det svage objekt infraRed CAmera til SOFIA-teleskopet (FORCAST). Dette instrument gjorde det muligt for teamet at undersøge de stærkeste infrarøde emissioner fra det varme materiale omkring stjernen, som ellers ikke kan påvises af jordbaserede observatorier - på bølgelængder mellem 25-40 mikron.
Disse observationer indikerer endvidere, at Epsilon Eridani-systemet ligner vores eget, omend i yngre form. Ud over at have asteroidbælter og en affaldsskive, der ligner vores hovedbælte og Kuiper Belt, ser det ud til, at det sandsynligvis har flere planeter, der venter på at blive fundet i mellemrummene imellem. Som sådan kunne studiet af dette system hjælpe astronomer med at lære ting om historien om vores eget solsystem.
Massimo Marengo, en af hans medforfattere til undersøgelsen, er lektor ved Institut for Fysik og Astronomi ved Iowa State University. Som han forklarede i en University of Iowa pressemeddelelse:
”Denne stjerne er vært for et planetarisk system, der i øjeblikket gennemgår de samme kataklysmiske processer, som skete med solsystemet i sin ungdom, på det tidspunkt, hvor månen fik de fleste af sine krater, Jorden erhvervede vandet i sine oceaner og de gunstige forhold for livet på vores planet var indstillet. ”
I øjeblikket er der behov for flere undersøgelser af dette nabostjernesystem for at lære mere om dens struktur og bekræfte eksistensen af flere planeter. Og det forventes, at installationen af næste generations instrumenter - som James Webb Space Telescope, der er planlagt til lancering i oktober 2018 - vil være yderst hjælpsom i den henseende.
”Prisen i slutningen af denne vej er at forstå den sande struktur af Epsilon Eridanis dis-out-of-the-world disk, og dens interaktion med det kohort af planeter, der sandsynligvis beboer sit system,” skrev Marengo i et nyhedsbrev om projektet. "SOFIA er den unikke evne til at fange infrarødt lys i den tørre stratosfæriske himmel det tætteste, vi har på en tidsmaskine, der afslører et glimt af Jordens gamle fortid ved at observere nutiden af en nærliggende ung sol."
