Cercetătorii care utilizează telescopul Spitzer al NASA pentru a studia stelele aflate în curs de dezvoltare au încercat de mult timp să înţeleagă de ce aceste stele emană mai multă lumină infraroşie decât era de aşteptat. Discurile din care se formează planetele şi care înconjoară stelele tinere sunt încălzite de lumina stelelor şi emit lumină infraroşie, dar telescopul Spitzer a detectat un aport suplimentar de lumină infraroşie care provenea de la o sursă necunoscută.
Astronomii afirmă că furtunile magnetice din gazul care orbitează stelele tinere pot explica un mister care a persistat încă de dinainte de anul 2006.
O imagine artistică în care buclele de câmp magnetic transportă gaz şi praf deasupra discurilor din jurul stelelor din care se formează planetele. Credit: NASA/JPL-Caltech.
O nouă teorie care se bazează pe modele tridimensionale ale discurilor în care se formează planete sugerează un răspuns la această enigmă: gazul și praful aflate deasupra acestor discuri în cadrul unor bucle magnetice gigantice, cum ar fi cele observate în cazul Soarelui, absorb lumina stelelor și strălucesc în lumină infraroşie.
„Dacă aţi putea sta cumva pe unul dintre aceste discuri din care se formează planetele şi v-aţi uita la steaua din centru, prin atmosfera din acest disc, atunci aţi vedea ceva ce se aseamănă cu un apus de Soare", a declarat Neal Turner de la Jet Propulsion Laboratory al NASA din Pasadena, California.
Noile modele computerizate descriu mai bine procesul prin care materia aflată în jurul stelelor este antrenată pentru a genera ulterior planete, asteroizi şi comete.
Deşi ideea atmosferelor magnetice din cadrul discurilor de materie din care se formează planetele nu este nouă, este pentru prima dată când acestea au fost legate de misterul luminii infraroşii care este emisă în exces. Potrivit lui Turner şi a colegilor săi, atmosferele magnetice sunt similare cu cele ce se dezvoltă la suprafaţa Soarelui nostru şi în care liniile de câmp magnetic care se deplasează generează protuberanţe solare extraordinare sub forma unor bucle de mari dimensiuni.
Stelele se nasc din colapsul unor nori enormi de gaz și praf şi care prin rotație se micşorează sub acţiunea gravitaţiei. Pe măsură ce o stea se măreşte, o cantitate tot mai mare de materie din nor cade pe aceasta în timp ce mişcarea de rotaţie aplatizează această materie sub forma unui disc turbulent. În cele din urmă planetele îşi fac apariţia în acest disc de materie.
Încă din anii '80 misiunea Infrared Astronomical Satellite, un proiect comun din care a făcut parte şi NASA, a observat mai multă lumină infraroşie decât era de aşteptat în jurul stelelor tinere. Folosind şi datele de la alte telescoape, astronomii au reuşit să modeleze discurile de praf din care se formează planetele. În cele din urmă a devenit clar că numai aceste discuri nu sunt suficiente pentru a explica lumina infraroşie suplimentară, în special în cazul stelelor având o masă de câteva ori mai mare decât masa Soarelui.
În cadrul unei teorii se presupune că în loc să fie înconjurate de un disc, stelele ar fi înconjurate de fapt de un halou gigant de praf care colectează lumina vizibilă a stelelor şi pe care o radiază ulterior în domeniul lungimilor de undă în infraroşu. În cadrul unor observaţii astronomice recente care au fost efectuate cu ajutorul telescoapelor terestre s-a sugerat că este nevoie atât de un disc, cât şi de un halou pentru a explica datele obţinute. În cele din urmă, prin modelarea tridimensională pe calculator a turbulenţelor din discuri s-a arătat că acestea ar trebui să aibă suprafeţe difuze cu straturi de gaz de densitate mică, ce sunt susţinute de câmpurile magnetice, similar modului prin care protuberanţele solare sunt susţinute de către câmpul magnetic al Soarelui.
Noul studiu utilizează toate aceste date pentru a calcula cum lumina stelelor se reduce de-a lungul discului şi în cadrul atmosferei difuze a acestuia. Rezultatul este că acea atmosferă absoarbe şi radiază din nou suficient de intens pentru a explica aportul de lumină în infraroşu pe care l-au observat astronomii.
„Materia care interceptează lumina stelelor nu se află într-un halo și nici într-un disc obişnuit, ci în atmosfera din cadrul discului care este susţinută de câmpurile magnetice", a spus Turner. „Astfel de atmosfere magnetice au fost prezise a se forma pe măsură ce gazul din disc se prăbuşeşte pe stelele în curs de dezvoltare".
În următorii câţiva ani astronomii vor testa mai departe aceste idei cu privire la structura atmosferelor din discurile aflate în jurul stelelor utilizând telescoapele terestre gigant care sunt legate între ele sub forma unui interferometru. Un telescop interferometru combină şi prelucrează datele de la mai multe telescoape pentru a obţine detalii mai fine decât este posibil prin folosirea fiecărui telescop în parte. Spectrele gazelor turbulente vor fi obţinute, de asemenea, de la telescopul SOFIA al NASA, telescopul Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) din Chile şi de la James Webb Space Telescope al NASA, după lansarea acestuia care este prevăzută pentru anul 2018.
Traducere de Cristian-George Podariu după mystery-planet-forming-disks-magnetism, cu acordul phys.org.
