Det europæiske sydlige observatorium (ESO) har frigivet en fantastisk samling af billeder af de omkringliggende stjerneskiver, der omgiver unge stjerner. Billederne blev taget med SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) på ESOs Very Large Telescope (VLT) i Chile. Vi har set på billeder af circumstellar-diske i ganske lang tid, men denne samling afslører den fascinerende række forskellige former, i hvilke størrelser disse diske kan tage.
Vi har en bredt accepteret model af stjernedannelse understøttet af rigelig beviser, herunder billeder som disse fra ESO. Modellen starter med en sky af gas og støv kaldet en kæmpe molekylær sky. Inden for denne sky begynder en lomme af gas og støv at samle sig. Efterhånden som tyngdekraften får materialet til at falde indad, bliver lommen mere massiv og udøver endnu mere tyngdekraften. Mere gas og støv trækkes fortsat ind.
Materialet, der falder ind, giver også en vis vinkelmoment til lommen, hvilket forårsager rotation. Når der er samlet nok materiale, antændes fusion, og en stjerne fødes. På det tidspunkt er der en proto-stjerne inde i skyen, med ubrugt gas og støv tilbage i en roterende ring omkring proto-stjernen. Den resterende roterende ring kaldes en circumstellar-skive, hvorfra planeter til sidst dannes.
Der er andre billeder af circumstellar-diske, men de har været udfordrende at optage. For at afbilde en hvilken som helst mængde detaljer på diske kræves det, at stjernen lyser i midten af disken. Det er her SPHERE kommer ind.
SPHERE blev føjet til ESOs Very Large Telescope i 2014. Det er det primære job at direkte afbilde eksoplaneter, men det har også evnen til at optage billeder af cirkumstellære diske. For at gøre det adskiller det to typer lys: polariseret og ikke-polariseret.
Lys, der kommer direkte fra en stjerne - på disse billeder er en ung stjerne, der stadig er omgivet af en cirkumstellarisk skive - ikke-polariseret. Men når denne stjernelys er spredt af materialet på selve disken, bliver lyset polariseret. SPHERE er, som navnet antyder, i stand til at adskille de to lystyper og isolere bare lyset fra disken. Det er sådan, instrumentet optager så fascinerende billeder af diske.
Lige siden det blev klart, at eksoplaneter ikke er sjældne, og at de fleste stjerner - måske alle stjerner - har planeter, der kredser rundt om dem, er forståelse af dannelse af solsystemet blevet et varmt emne. Problemet har været, at vi ikke rigtig kan se det ske i realtid. Vi kan se på vores eget solsystem og andre fuldt dannede systemer og komme med gætter om, hvordan de dannede sig. Men planetdannelse er skjult inde i de omkringliggende stjerneskiver. At se på disse diske er afgørende for at forstå forbindelsen mellem egenskaberne på selve disken og de planeter, der dannes i systemet.
Diskerne, der er afbildet i denne samling, er for det meste fra en undersøgelse kaldet DARTTS-S (Discs ARound T Tauri Stars with SPHERE) -undersøgelsen. T Tauri-stjerner er unge stjerner, der er mindre end 10 millioner år gamle. I den alder er planeter stadig i færd med at danne. Stjernerne varierer fra 230 til 550 lysår væk fra Jorden. Astronomisk set er det temmelig tæt. Men stjernernes blændende skarpe lys gør det stadig meget vanskeligt at fange diskenes svage lys.
Et af billederne er ikke en T Tauri-stjerne og er ikke fra DARTTS-S-undersøgelsen. Disken omkring stjernen GSC 07396-00759, på billedet ovenfor, er faktisk fra SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets) -undersøgelsen, skønt selve billederne blev taget med SPHERE. GSC 07396-00759 er en rød stjerne, der er del af et multiple-stjernesystem, der var en del af DARTTS-S-undersøgelsen. Det forundrende er, at rød stjerne er i samme alder som T TAURI-stjernen i det samme system, men ringen omkring den røde stjerne er meget mere udviklet. Hvorfor de to diske omkring to stjerner i samme alder er så forskellige fra hinanden med hensyn til tidsskala og evolution er et puslespil, og er en af grundene til, at astronomer ønsker at studere disse diske meget nærmere.
Vi kan studere vores eget solsystem og se på planeternes position og karakteristika og asteroidebæltet og Kuiper Belt. Fra det kan vi prøve at gætte, hvordan det hele dannede sig, men vores eneste chance for at forstå, hvordan det hele kom sammen, er at se på andre yngre solsystemer, som de danner.
SPHERE-instrumentet og andre fremtidige instrumenter som James Webb-rumteleskopet, vil give os mulighed for at se på de omkringliggende stjerneskiver omkring andre stjerner og drille detaljerne i planetarisk dannelse. Disse nye billeder fra SPHERE er en fristende smag på detaljen og sorten, som vi kan forvente at se.
