Astrônomos usando a luz Echos para resolver mistérios sobre Alien formação do planeta

Pela primeira vez, astrônomos utilizado ecos de luz para determinar a distância a partir de uma estrela para o interior da parede do seu disco de formação planetária circundante de poeira e gás. Astrônomos usam ecos de luz para estudar objetos tão distantes que não pode ser visto como mais do que pontos.Em particular, os pesquisadores estão interessados ​​em calcular o quão longe estrelas jovens são da margem interna de seus disco protoplanetário circundantes. Estes discos de gás e poeira são os locais onde os planetas se formam ao longo de milhões de anos.

"Disco protoplanetário compreensão pode nos ajudar a entender alguns dos mistérios sobre exoplanetas, os planetas em sistemas solares fora de nossa própria", disse Huan Meng, associado de pesquisa de pós-doutorado na Universidade de Arizona do Departamento de Astronomia e Steward Observatory. "Queremos saber como os planetas se formam e por isso que encontramos grandes planetas chamados" Júpiteres quentes "perto das suas estrelas."

Meng é o primeiro autor em um novo estudo publicado no Astrophysical Journal usando dados do telescópio espacial Spitzer da NASA e quatro telescópios terrestres para determinar a distância de uma estrela até a borda interna do seu disco protoplanetário circundante.

Fazer a medição não era tão simples como a colocação de uma régua em cima de uma fotografia. Fazê-lo seria tão impossível quanto usando uma foto de satélite da tela do computador para medir a largura do ponto no final desta frase.

Em vez disso, os pesquisadores usaram um método chamado "photo-reverberação", também conhecido como "ecos de luz". Quando a estrela central ilumina, parte da luz atinge o disco circundante, causando um atraso "echo". Os cientistas mediram o tempo que levou para a luz que vem diretamente da estrela para chegar à Terra, em seguida, esperou por seu eco para chegar.

Graças a teoria da relatividade especial de Albert Einstein, sabemos que a luz viaja a uma velocidade constante. Para determinar uma determinada distância, os astrônomos podem multiplicar a velocidade da luz pelo tempo que a luz leva para ir de um ponto a outro.

Para aproveitar esta fórmula, os cientistas precisavam encontrar uma estrela com emissão variável - ou seja, uma estrela que emite radiação de forma imprevisível, desigual. Nosso próprio sol tem uma emissão bastante estável, mas uma estrela variável teria, alterações detectáveis ​​únicas na radiação que poderiam ser usados ​​para pegar correspondentes ecos de luz. As estrelas jovens, que têm de emissão variável, são os melhores candidatos.

A estrela utilizado neste estudo é chamado YLW 16B, que fica a cerca de 400 anos-luz da Terra. YLW 16B tem aproximadamente a mesma massa que o nosso Sol, mas em um milhão de anos de idade, é apenas um bebê em comparação com nossa 4,6 bilhões de anos de idade, estrela casa.

Os astrônomos combinou dados do Spitzer com observações de telescópios terrestres: o telescópio Mayall pelo Observatório Nacional Kitt Peak no Arizona, a subir e SMARTS telescópios no Chile, e do telescópio Harold L. Johnson no México. 
Durante duas noites de observação, os pesquisadores viram tempo consistente fica entre as emissões estelares e seus ecos no disco circundante. Os observatórios terrestres detectaram a luz infravermelha de curto comprimento de onda emitido diretamente da estrela, e Spitzer observou a luz infravermelha de longo comprimento de onda de eco do disco. Por causa de nuvens interestelares grossas que bloqueiam a vista da Terra, os astrônomos não poderia usar luz visível para monitorar a estrela.

Os pesquisadores então calculado o quão longe esta luz deve ter viajado durante esse intervalo de tempo: cerca de 0,08 unidades astronômicas, que é de cerca de 8 por cento da distância entre a Terra e seu sol, ou um quarto do diâmetro da órbita de Mercúrio. Este foi um pouco menor do que as estimativas anteriores com técnicas indiretas, mas consistente com as expectativas teóricas.

Embora este método não medir directamente a altura do disco, os investigadores foram capazes de determinar que a aresta interior é relativamente espessa.

Anteriormente, os astrônomos usaram a técnica de eco de luz para medir o tamanho dos discos de acreção de material em torno de buracos negros supermassivos. Desde há luz escapa de um buraco negro, os pesquisadores comparam a luz a partir da borda interna do disco de acreção para iluminar a partir da borda externa para determinar o tamanho do disco. Esta técnica é também usada para medir a distância a outras características perto do disco de acreção, tais como poeira e o gás em movimento rápido envolvente.

Enquanto ecos de luz de buracos negros supermassivos representam atrasos de dias a semanas, os cientistas mediram o eco de luz a partir do disco protoplanetário neste estudo para ser uma mera 74 segundos.

O estudo de Spitzer marca a primeira vez que o método de eco de luz foi usada no contexto de discos protoplanetária. A abordagem pode ser aplicada a outros sistemas de estrelas com discos de formação de planetas em torno delas, os cientistas apontaram.

"Sabendo a posição exata do limite interior de um disco protoplanetário é importante para quem quer entender a evolução do planeta", diz Meng.

A maioria das estrelas nascem com um disco protoplanetário em torno deles, e os astrônomos já sabem há muito tempo que existe uma lacuna entre a estrela e seu disco por causa de dois processos concorrentes: perto da estrela, a sua forte radiação ioniza as partículas do gás no disco , desviando-os ao longo das linhas do campo magnético da estrela acima e abaixo do plano do disco. O outro mecanismo que impede o disco de alcançar todo o caminho para a superfície da estrela é calor. Uma vez que uma partícula de poeira fica muito perto da estrela, ele simplesmente vaporiza e ou cai sobre a estrela ou é soprado para fora do sistema.

"O predominante um desses dois mecanismos desempenha um papel importante na evolução do disco, e neste momento, não sabemos qual é", diz Meng.

Até agora, os astrônomos utilizada uma técnica chamada interferometria para determinar a posição do bordo interior do disco protoplanetário, mas esse método requer suposições sobre a forma do disco, resultando em descobertas controversas.

"Nosso método fornece uma medida completamente independente de qual mecanismo desempenha o papel predominante agora e no futuro", diz Meng.

O Galaxy diário via Universidade do Arizona

Crédito da imagem: NASA / JPL