Na udaljenosti od oko 70 svjetlosnih godina, sustav Kappa Tucanae A krije neobičan prizor: oblak prašine zagrijan na više od 500 °C koji se nalazi toliko blizu zvijezde da ondje, prema dosadašnjem znanju, uopće ne bi smio postojati. Astronomi sa Sveučilišta u Arizoni sada su u tom sustavu otkrili zvjezdanu pratnju koja prolazi upravo kroz područje u kojem se ta prašina zadržava, pretvarajući Kappa Tucanae A u jedinstveni prirodni laboratorij za proučavanje vruće egzozodijačke prašine.
Istraživanje je vodio Thomas Stuber s opservatorija Steward na Sveučilištu u Arizoni, a njegov je tim instrumentom MATISSE Europskog južnog opservatorija (ESO) uspio razlučiti zvijezdu pratnju uz razinu kontrasta kakva tim instrumentom dosad nije postignuta. Kappa Tucanae A tako postaje prvi poznati sustav u kojem se vruća prašina može izravno povezati s kretanjem druge zvijezde, što je važna informacija za buduće misije koje će tražiti planete nalik Zemlji.
Vruća prašina koja ne bi smjela opstajati
Vruća egzozodijačka prašina već godinama predstavlja ozbiljan problem za modele građe planetarnih sustava. Riječ je o sitnim zrncima, finima poput dima, koja kruže toliko blizu matične zvijezde da bi ih visoka temperatura i snažan tlak zračenja trebali vrlo brzo uništiti. Unatoč tomu, u pojedinim sustavima pojavljuju se u iznenađujuće velikim količinama.
“Ako se uoči prašina u tako velikim količinama, ona se mora brzo nadoknađivati ili mora postojati nekakav mehanizam koji joj produžuje životni vijek”, objašnjava Stuber. Zagonetka je veća zato što se vruća prašina javlja upravo oko zvijezda oko kojih astronomi najviše žele tražiti planete slične Zemlji. NASA-in budući svemirski teleskop Habitable Worlds Observatory (HWO), čije se lansiranje planira tijekom četrdesetih godina ovoga stoljeća, trebao bi uz pomoć naprednih koronografa blokirati svjetlost zvijezda i otkriti vrlo slabe signale egzoplaneta. No vruća prašina stvara tzv. “curenje” u koronografu, odnosno raspršenu svjetlost koja može prikriti tragove potencijalno nastanjivih svjetova.
Kako bi razumio taj problem, Stuberov tim primijenio je interferometriju, tehniku u kojoj se svjetlost prikupljena s više teleskopa spaja u jednu “virtualnu” aperturu visoke razlučivosti. Kappa Tucanae A promatrana je više puta između 2022. i 2024. godine. U međunarodnom timu okupljenom oko projekta nalaze se istraživači koji već više od desetljeća vode globalna proučavanja egzoz0dijačke prašine, pa je prvotni cilj bio pratiti kako se prašina u sustavu mijenja u vremenu.
Umjesto mirne slike prašine, ispostavilo se da kroz sustav prolazi još jedna zvijezda. Ta zvijezda suputnica nalazi se na vrlo izduženoj orbiti koja je u najbližoj točki dovodi na oko 0,3 astronomske jedinice od Kappe Tucanae A, približno 45 milijuna kilometara. To je bliže matičnoj zvijezdi nego što se ijedan planet u Sunčevu sustavu približava Suncu. Potom se suputnica vraća u vanjske dijelove sustava i opet prolazi kroz unutarnju zonu zasićenu prašinom.
Prema Stubera, sustav se time iz “neobične” pretvara u složenu zvjezdanu konfiguraciju u kojoj je moguće izravno povezivati gibanje pratnje s raspodjelom prašine. Suautor rada, astronom Steve Ertel sa opservatorija Steward, ističe koliko je veza snažna: “Praktički ne postoji način da ova druga zvijezda nije nekako povezana s proizvodnjom te prašine. Mora dinamički djelovati na prašinu.”
Uloga opservatorija Steward i nova generacija instrumenata
Ovo otkriće nadovezuje se na dugogodišnji razvoj interferometrije na opservatoriju Steward. Njihov instrument Large Binocular Telescope Interferometer (LBTI), smješten na planini Mount Graham, označio je prekretnicu u potrazi za toplom egzozodijačkom prašinom, manje ekstremnim oblikom vruće prašine, zahvaljujući iznimnoj stabilnosti i osjetljivosti. LBTI je opservatorij Steward postavio u središte globalnih istraživanja prašine u unutarnjim dijelovima planetarnih sustava i u prvi plan priprema za buduća istraživanja egzoplaneta.
Na toj osnovi razvija se nova generacija instrumenata, uključujući europski nulling interferometar koji bi trebao biti oko 50 puta osjetljiviji od dosadašnjih opažanja. Razvoj tog instrumenta vodi Denis Defrère, koji je kao poslijedoktorski istraživač na opservatoriju Steward sudjelovao u izgradnji LBTI-ja. “Steward se nametnuo kao svjetski predvodnik u ovoj vrsti istraživanja, koja su zaista ključna za snimanje planeta nalik Zemlji izvan Sunčevog sustava”, naglašava Ertel, nositelj NASA-ina projekta za proučavanje egzozodijačke prašine novim instrumentom.
Sustav Kappa Tucanae A sada služi kao idealan poligon za testiranje ideja koje su do sada postojale uglavnom na razini modela. Promatrajući kako zvjezdana pratnja remeti i oblikuje oblak vruće prašine, astronomi se nadaju da će razjasniti odakle taj materijal dolazi, od čega je točno građen, kolika su mu zrna i kako je raspoređen oko zvijezde.
Što tek treba otkriti o vrućoj egzozodijačkoj prašini
Novi podaci trebali bi pomoći u razlikovanju nekoliko mogućih scenarija. Jedna mogućnost je da magnetska polja hvataju nabijene čestice prašine i zadržavaju ih bliže zvijezdi, što su u ranijim radovima opisali istraživači opservatorija Steward George Rieke i András Gáspár. Druga je da se materijal stalno nadopunjuje kometima koji isparavaju u unutarnjem sustavu, scenarij kojim se bavi Virginie Faramaz-Gorka, također sa opservatorija Steward i suautorica novog rada. Nije isključeno ni to da u tim ekstremnim uvjetima djeluju fizikalni procesi koji još nisu dovoljno razjašnjeni.
Otkriće u sustavu Kappa Tucanae A upućuje i na to da bi i drugi sustavi s vrućom egzozodijačkom prašinom mogli skrivati slične zvjezdane pratnje. Istraživači sa opservatorija Steward planiraju se vratiti prethodno promatranim zvijezdama i ponovno pretražiti podatke u potrazi za suputnicima koji su ranije mogli ostati neotkriveni. Kako se NASA-in Opservatorij Habitable Worlds polako približava fazi realizacije, ovakva otkrića pružaju temeljno znanje potrebno za planiranje i tumačenje budućih opažanja.
“Uzimajući u obzir da je sustav Kappa Tucanae A opažan mnogo puta ranije, uopće nismo očekivali da ćemo otkriti ovu zvijezdu pratnju”, kaže Stuber. “To otkriće čini još uzbudljivijim činjenicu da sada postoji jedinstven sustav koji otvara nove putove za istraživanje zagonetne vruće egzozodijačke prašine.”
Ako se takvi “laboratoriji” pokažu čestim u bliskom svemirskom susjedstvu, sljedeća generacija teleskopa dobit će ključne smjernice za razlikovanje signala planeta i blještavih oblaka prašine
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
