בטא פיקטוריס היא מערכת שמש בהתהוות וקרובה יחסית כך שניתן להבחין בדיסקות הגז. מסתבר שווב הצליח לגלות מבנה שלא הורגש בתצלומים עם מכשירים פחות רגישים, כך הוא גילה דיסקת גז הנטויה מהדיסקה הראשית שלנו ובגלל נקודת התצפית שלנו היא נראית כמו זנב חתול
בטא פיקטוריס, מערכת פלנטרית צעירה הנמצאת במרחק של רק 63 שנות אור מאיתנו, ממשיכה לעניין מדענים אפילו לאחר עשורים של מחקר מעמיק. היא בעלת הדיסקה הראשונה של אבק שצולמה מסביב לכוכב אחר – דיסקה של שברים שנוצרו מהתנגשויות בין אסטרואידים, שביטים ופלנטסימלים (כוכבי לכת בשלבי היווצרות ראשונים). תצפיות מטלסקופ החלל ‘האבל’ של נאס”א גילו דיסקה שנייה של שברים במערכת זו, שנטתה ביחס לדיסקה החיצונית, שנראתה קודם. כעת, צוות של אסטרונומים שמשתמשים בטלסקופ החלל ‘ג’יימס ווב’ של נאס”א לצילום מערכת בטא פיקטוריס (בטא פיק) גילה מבנה חדש שלא נראה קודם לכן.
הצוות, בראשותה של איזבל רבולידו ממרכז האסטרווביולוגיה בספרד, השתמש ב-NIRCam (מצלמה קולטת אינפרא אדום קרוב ו-MIRI (מצלמה למדידת אורכי גל אינפרא אדום אמצעיים) של ‘ווב’ כדי לחקור את ההרכב של דיסקות השברים הראשיות והמשניות שזוהו קודם לכן של בטא פיק. התוצאות עלו על ציפיותיהם, וחשפו שובל של אבק מוטה בחדות, בצורת זנב חתול, הנמתח מהחלק הדרום-מערבי של דיסקת השברים המשנית.
“בטא פיקטוריס היא הדיסקה שיש בה הכל: יש לה כוכב בהיר וקרוב שאנחנו יכולים ללמוד עליו היטב, וסביבה מורכבת עם דיסקה רב-רכיבית, אקזוקומטים ושני אקזופלנטים שצולמו,” אמרה רבולידו, המחברת הראשית של המאמר. “על אף שהיו תצפיות קודמות מהקרקע בטווח אורכי הגל האלו, הן לא היו בעלות הרגישות והרזולוציה המרחבית שיש לנו עכשיו עם ‘ווב’, ולכן הן לא גילו תכונה זו.”
פורטרט של כוכב משופר בעזרת ווב
אפילו עם ‘ווב’, מבט על בטא פיק בטווח אורכי הגל הנכון – במקרה הזה, בתת-אדום האמצעי – היה קריטי כדי לזהות את זנב החתול, שהופיע רק בנתוני MIRI. נתוני ‘ווב’ בתת-אדום האמצעי גם חשפו הבדלים בטמפרטורה בין שני הדיסקים של בטא פיק, שכנראה נובעים מהבדלים בהרכב.
“לא ציפינו לגלות שיש שני סוגים שונים של חומרים סביב בטא פיק, אבל MIRI הראה לנו בבירור שהחומר של הדיסק המשני וזנב החתול חם יותר מהדיסק הראשי,” אמר כריסטופר סטארק, שותף למחקר במרכז טיסת החלל גודארד של נאס”א בגרינבלט, מרילנד. “האבק שיוצר את הדיסקה והזנב חייב להיות כהה מאוד, כך שאנחנו לא רואים אותו בקלות באורכי גל נראים – אבל בתת-אדום האמצעי, הוא זוהר.”
כדי להסביר את הטמפרטורה הגבוהה יותר, הצוות הסיק שהאבק עשוי להיות “חומר אורגני עמיד” בעל נקבוביות גבוהה, דומה לחומר שנמצא על-פני קומטים (שביטים) ואסטרואידים במערכת השמש שלנו. לדוגמה, ניתוח ראשוני של חומר שנלקח מהאסטרואיד על-ידי משימת ‘אוסיריס-רקס’ של נאס”א מצא שהוא כהה מאוד ועשיר בפחמן, בדומה למה ש-MIRI גילה בבטא פיק.
התחלתו המסתורית של זנב החתול מחייבת מחקר עתידי
עם זאת, שאלה גדולה עדיין נותרת ללא מענה: מה יכול להסביר את צורתו הייחודית של זנב החתול, תכונה ייחודית שאינה נראית בדיסקות סביב כוכבים אחרים?
רבולידו והצוות הריצו מודלים ל תרחישים שונים בניסיון לחקות את זנב החתול ולחשוף את מקורותיו. על אף שנדרש עוד מחקר ובדיקה, הצוות מציג השערה חזקה שזנב החתול הוא תוצאה של אירוע היווצרות אבק שהתרחש לפני מאה שנה בלבד.
“משהו קורה – כמו התנגשות – ונוצר הרבה אבק,” שיתף מרשל פרין, שותף למחקר במכון טלסקופ החלל בבולטימור, מרילנד. “בתחילה, האבק נע באותו כיוון מסלולי כמו מקורו, אך אז הוא גם מתחיל להתפשט. אור הכוכב דוחף את חלקיקי האבק הקטנים והקלים ביותר מהכוכב במהירות רבה יותר, בעוד שהחלקיקים הגדולים יותר לא זזים כל כך הרבה, ויוצרים זרוע ארוכה של אבק.”
“תכונת זנב החתול היא בלתי רגילה במיוחד, ושחזור העקמומיות עם מודל דינמי היה קשה,” הסביר סטארק. “המודל שלנו דורש אבק שניתן לדחוף מחוץ למערכת במהירות רבה מאוד, מה ששוב מרמז על כך שהוא עשוי מחומר אורגני עמיד.”
המודל המועדף של הצוות מסביר את הזווית החדה של הזנב מהדיסקה כאשליה אופטית פשוטה. הנקודה ממנה אנחנו צופים בדיסקה בשילוב עם הצורה המעוגלת של הזנב יוצרת את הזווית הנצפית של הזנב, בעוד שבפועל, קשת החומר יוצאת מהדיסקה בנטייה של חמישה מעלות בלבד. בהתחשב בבהירות הזנב, הצוות מעריך שכמות האבק בתוך זנב החתול שקולה לאסטרואיד גדול בחגורת האסטרואידים הראשית, ומפוזרת על פני 15 מיליארד ק”מ.
אירוע היווצרות האבק האחרון בתוך דיסקית השברים של בטא פיק יכול גם להסביר הארכה א-סימטרית חדשה שנראתה בדיסקה הפנימית המוטה, כפי שמוצג בנתוני MIRI ונראית רק מהצד הנגדי לזנב. ההיווצרות האחרונה של אבק כתוצאה מהתנגשות יכולה גם להסביר תכונה שנצפתה בעבר על-ידי מערך המילימטר/תת-מילימטר הגדול של אטקמה ב-2014: גוש של פחמן חד-חמצני (CO) הנמצא ליד זנב החתול. מכיוון שקרינת הכוכב אמורה לפרק את ה-CO תוך כמאה שנים בערך, ריכוז הגז הנוכחי עדיין יכול להיות עדות נותרת לאותו אירוע.
“המחקר שלנו מצביע על כך שבטא פיק יכול להיות פעיל וכאוטי יותר ממה שחשבנו קודם,” אמר סטארק. ” טלסקופ החלל ‘ווב’ ממשיך להפתיע אותנו, אפילו כשהוא מסתכל על העצמים הנחקרים ביותר. יש לנו חלון חדש לחלוטין אל המערכות הפלנטריות האלה.”
ממצאים אלו הוצגו במסיבת עיתונאים במפגש ה-243 של החברה האסטרונומית האמריקאית בניו אורלינס, לואיזיאנה.
עוד בנושא באתר הידען:
