Ziemia mogła powstać z dysku żelaznego pyłu

Postęp w rozwoju instrumentów astronomicznych sprawia, że naukowcy mogą coraz dokładniej badać odległe systemy planetarne, w tym odnosić je do Układu Słonecznego.

Korzystając z działającego w Europejskim Obserwatorium Południowym Bardzo Dużego Teleskopu (VLT), międzynarodowy zespół ekspertów - kierowany przez zespół z węgierskiego Obserwatorium Konkoly - odkrył wyjątkową strukturę w odległym o 500 lat świetlnych młodym układzie HD 144432.

„Badając rozkład pyłu w położonym blisko gwiazdy dysku, po raz pierwszy w takim środowisku wykryliśmy skomplikowany układ, w którym pył gromadzi się w trzech koncentrycznych pierścieniach” – mówi Roy van Boekel, jeden z autorów publikacji, która ukazała się w magazynie „Astronomy & Astrophysics”.

„Region ten odpowiada obszarowi, w którym w Układzie Słonecznym powstały skaliste planety” – dodaje.

Porównując badany układ do Układu Słonecznego, pierwszy pierścień pyłu jest odpowiednikiem orbity Merkurego, drugi - orbity Marsa, a trzeci – orbity Jowisza.

Jak dotąd tego typu okrążające gwiazdę pierścienie znajdowano w dużych odległościach od gwiazd – większych niż orbita Saturna. Pierścienie zwykle powstają, gdy planety tworzące się w okrążającym gwiazdę dysku wychwytują jego materiał, tworząc przerwy w dysku.

Obserwacje HD 144432 to pierwszy przypadek, kiedy zaobserwowano tak skomplikowany system pierścieni blisko gwiazdy.

Jak wyjaśniają badacze, położony jest on w strefie bogatej w pył – materiał, z którego powstają planety skaliste, takie jak Ziemia. Obecność trzech pierścieni wskazuje na powstawanie dwóch planet, a ich masy prawdopodobnie przypominają masę Jowisza.

Badacze zdołali nawet określić skład chemiczny pierścieni. Znaleźli pierwiastki typowe dla Ziemi i innych planet Układu Słonecznego, w tym żelazo, inne metale, tlen oraz krzem.

Jeśli wyniki zostaną potwierdzone, będzie to pierwszy raz, kiedy zaobserwowano żelazo w protoplanetarnym dysku – podkreślają. Dotąd zakładano, że dyski takie składają się głównie z krzemu i węgla, jednak żelazo w miejscu węgla, zdaniem badaczy, lepiej pasuje do modeli teoretycznych.

Przy tym temperatura dysku w układzie HD 144432 osiąga nawet 1500 st. C na wewnętrznym brzegu, a na zewnętrznym spada do 25 st. C.

Żelazo w tak wysokiej temperaturze roztapiają się, a potem tworzą kryształy, natomiast węgiel wszedłby w reakcję z tlenem tworząc gazy tlenek i dwutlenek węgla – tłumaczą naukowcy. Węgiel w postaci stałej mógłby istnieć tylko w bardziej oddalonych of gwiazdy rejonach dysku, ale obserwacje nie potwierdzają jego obecności.

Bogactwo żelaza i mała ilość węgla dobrze pasuje do Układu Słonecznego – podkreślają astronomowie. Na przykład Ziemia zawiera stosunkowo niewiele węgla.

„Uważamy, że dysk w układzie HD 144432 może bardzo przypominać ten, jaki istniał w dawnym Układzie Słonecznym. Dostarczył on dzisiejszym skalnym planetom dużej ilości żelaza” – mówi dr van Boekel.

„Nasze badanie może wnosić kolejny argument za tym, że skład Układu Słonecznego jest raczej typowy” – zwraca uwagę ekspert.

Tak dokładne obserwacje były możliwe dzięki jednoczesnemu wykorzystaniu czterech ponad 8-metrowych teleskopów VLT i doskonałego interferometru (VLTI). Jak wyjaśniają naukowcy, efekt tego był taki, jakby prowadzili obserwację z pomocą jednego teleskopu o średnicy aż 200 m.

Na badania czekają już kolejne systemy. „Mamy jeszcze kilka innych gwiazd czekających na to, aby przyjrzeć im się z pomocą VLTI” – mówi dr van Boekel.

Dzięki temu, być może będzie można odpowiedzieć na pytanie, czy planety powszechnie powstają w bogatych w żelazo dyskach położonych blisko gwiazd.