Astronomové jsou pochopitelně fascinováni systémem Epsilon Eridani. Jednak je tento hvězdný systém v těsné blízkosti našeho vlastního, ve vzdálenosti asi 10,5 světelných let od Sluneční soustavy. Za druhé, už nějakou dobu je známo, že obsahuje dva pásy asteroidů a velký disk trosek. A za třetí, astronomové už mnoho let tuší, že tato hvězda může mít také soustavu planet.
Navíc k tomu všemu nová studie týmu astronomů naznačila, že Epsilon Eridani může být tím, čím byla naše vlastní Sluneční soustava za své mladší doby. Spoléhání na NASA Stratosférická observatoř pro infračervenou astronomii (SOFIA), tým provedl podrobnou analýzu systému, která ukázala, jak má architekturu pozoruhodně podobnou té, jak se astronomové domnívají, že kdysi vypadala Sluneční soustava.
Pod vedením Kate Su – přidružené astronomky s Stewardova observatoř na University of Arizona – tým zahrnuje výzkumníky a astronomy z katedry fyziky a astronomie Iowské státní univerzity, Astrofyzikální ústav a univerzitní observatoř na univerzitě v Jeně (Německo) a v Laboratoři proudového pohonu NASA a Amesově výzkumném centru.
Umělcovo schéma ukazující podobnou strukturu Epsilon Eridani jako Sluneční soustava. Poděkování: NASA/JPL-Caltech
Pro účely jejich studie – jejíž výsledky byly publikovány vThe Astronomical Journalpod názvem ' Vnitřní distribuce úlomků 25 AU v systému Epsilon Eri “ – tým se spoléhal na data získaná letem Sofie v lednu 2015. V kombinaci s podrobným počítačovým modelováním a výzkumem, který probíhal po léta, byli schopni učinit nová určení o struktuře troskového disku.
Jak již bylo uvedeno, předchozí studie Epsilon Eridani naznačovaly, že systém je obklopen prstenci vyrobenými z materiálů, které jsou v podstatě zbytky z procesu formování planet. Takové prstence se skládají z plynu a prachu a předpokládá se, že obsahují také mnoho malých skalnatých a ledových těles – jako je vlastní těleso Sluneční soustavy. Cooperův pás , která obíhá naše Slunce za Neptunem.
Pečlivá měření pohybu disku také ukázala, že planeta s téměř stejnou hmotností jako Jupiter obíhá kolem hvězdy ve vzdálenosti srovnatelné se vzdáleností Jupiteru od Slunce. Nicméně na základě předchozích údajů získaných NASA Spitzerův vesmírný dalekohled vědci nebyli schopni určit polohu teplého materiálu v disku – tedy prachu a plynu – což dalo vzniknout dvěma modelům.
V jednom je teplý materiál soustředěn do dvou úzkých prstenců trosek, které obíhají kolem hvězdy ve vzdálenostech odpovídajících hlavnímu pásu asteroidů a Uranu v naší sluneční soustavě. Podle tohoto modelu by největší planeta v systému pravděpodobně byla spojena se sousedním pásem trosek. Ve druhém je teplý materiál v širokém disku, není koncentrován do prstenců podobných pásu asteroidů a není spojen s žádnými planetami ve vnitřní oblasti.
Letadlo NASA SOFIA před letem v roce 2015 k pozorování blízké hvězdy. Kredit: Massimo Marengo.
Pomocí nových snímků SOFIA byli Su a její tým schopni určit, že teplý materiál kolem Epsilon Eridani je uspořádán tak, jak naznačuje první model. V podstatě je v alespoň jednom úzkém pásu, spíše než v širokém souvislém disku. Jak Su vysvětlil v NASA tisková zpráva :
„Vysoké prostorové rozlišení SOFIA v kombinaci s jedinečným pokrytím vlnových délek a působivým dynamickým rozsahem kamery FORCAST nám umožnilo vyřešit teplou emisi kolem eps Eri, což potvrzuje model, který lokalizoval teplý materiál poblíž oběžné dráhy planety Jovian. Kromě toho je zapotřebí planetární hmotný objekt, který zastaví vrstvu prachu z vnější zóny, podobně jako Neptun v naší sluneční soustavě. Je opravdu působivé, jak je eps Eri, mnohem mladší verze naší sluneční soustavy, sestavena jako ta naše.“
Tato pozorování byla umožněna díky palubním dalekohledům SOFIA, které mají větší průměr než Spitzer – 2,5 metru (100 palců) ve srovnání se Spitzerovým 0,85 m (33,5 palce). To umožnilo mnohem větší rozlišení, které tým použil k rozeznání detailů v systému Epsilon Eridani, které byly třikrát menší než to, co bylo pozorováno pomocí dat ze Spitzeru.
Kromě toho tým využil výkonnou střední infračervenou kameru SOFIA – the Infračervená kamera pro slabé objekty pro dalekohled SOFIA (FORCAST). Tento přístroj umožnil týmu studovat nejsilnější infračervené emise pocházející z teplého materiálu kolem hvězdy, které jsou jinak pozemními observatořemi nedetekovatelné – na vlnových délkách mezi 25-40 mikrony.
Toto umělcovo pojetí systému Epsilon Eridani, nejbližšího hvězdného systému, jehož struktura připomíná mladou sluneční soustavu. Poděkování: NASA/JPL/Caltech
Tato pozorování dále naznačují, že systém Epsilon Eridani je velmi podobný našemu vlastnímu, i když v mladší podobě. Kromě pásů asteroidů a disku trosek, který je podobný našemu Hlavnímu pásu a Kuiperovu pásu, se zdá, že má pravděpodobně více planet, které čekají na nalezení v meziprostoru. Studium tohoto systému by jako takové mohlo astronomům pomoci dozvědět se věci o historii naší vlastní sluneční soustavy.
Massimo Marengo, jeden ze spoluautorů studie, je docentem na katedře fyziky a astronomie na Iowa State University. Jak vysvětlil na univerzitě v Iowě tisková zpráva :
„Tato hvězda hostí planetární systém, který v současnosti prochází stejnými kataklyzmatickými procesy, jaké se staly sluneční soustavě v jejím mládí, v době, kdy Měsíc získal většinu svých kráterů, Země získala vodu ve svých oceánech a podmínky příznivé pro život. na naší planetě byly nastaveny.“
V tuto chvíli bude potřeba provést více studií na tomto sousedním hvězdném systému, abychom se dozvěděli více o jeho struktuře a potvrdili existenci více planet. A očekává se, že nasazení nástrojů nové generace – jako např Vesmírný dalekohled Jamese Webba , jehož spuštění je naplánováno na říjen 2018 – bude v tomto ohledu mimořádně užitečné.
„Cenou na konci této cesty je pochopit skutečnou strukturu disku mimo tento svět Epsilon Eridani a jeho interakce s kohortou planet, které pravděpodobně obývají jeho systém,“ napsal Marengo zpravodaj o projektu. 'SOFIA je díky své jedinečné schopnosti zachytit infračervené světlo na suché stratosférické obloze nejblíže ke stroji času a odhaluje letmý pohled do dávné minulosti Země pozorováním přítomnosti blízkého mladého slunce.'
Další čtení: NASA, IAstát, The Astronomical Journal