Imazhe të reja me rezolucion të lartë të disqeve protoplanetare në rajonin formues të yjeve Ophiuchus, të krijuara me një analizë të përmirësuar. Rezolucioni tregohet nga elipsi i bardhë në këndin e poshtëm majtas të secilit panel, ku një elips më i vogël tregon një rezolucion më të lartë. Vija e bardhë në këndin e poshtëm djathtas të secilit panel tregon një shkallë prej 30 njësish astronomike (AU). Faza e evolucionit të yjeve qendrore përparon nga e majta në të djathtë dhe nga lart poshtë në të njëjtën rresht.
Kredi: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), A. Shoshi et al.
Identifikimi i periudhës së formimit të sistemeve planetare, si sistemi ynë diellor, mund të jetë fillimi i udhëtimit për të zbuluar origjinën e jetës. Çelësi për këtë janë nënstrukturat unike të gjetura në disqet protoplanetare – vendet ku formohen planetët.
Një disk protoplanetar përbëhet nga gaz dhe pluhur molekular me temperaturë të ulët, që rrethon një protoyll. Nëse një planet ekziston në disk, graviteti i tij do të tërheqë ose shpërndajë materialin brenda diskut, duke formuar nënstruktura karakteristike si unaza apo spirale. Me fjalë të tjera, nënstruktura të ndryshme në disqe mund të interpretohen si “mesazhe” nga planetët që po formohen. Për të studiuar këto nënstruktura në detaje, nevojiten vëzhgime radio me rezolucion të lartë nga ALMA.
Janë realizuar shumë vëzhgime të disqeve protoplanetare (ose disqeve rreth-yjore) me ALMA deri tani. Në veçanti, dy programe të mëdha të ALMA-s, DSHARP dhe eDisk, kanë zbuluar shpërndarjen e detajuar të pluhurit në këto disqe përmes vëzhgimeve me rezolucion të lartë.
Projekti DSHARP zbuloi se strukturat dalluese janë të zakonshme në disqet rreth 20 yjeve të rinj, secili më i vjetër se 1 milion vjet nga momenti i formimit të yllit.
Ndërsa, projekti eDisk gjeti më pak struktura dalluese gjatë studimit të disqeve rreth 19 protostareve në fazën e akumulimit të masës (kur masa akumulohet në yll dhe në disk). Kjo fazë ndodh rreth 10,000 deri në 100,000 vjet pas lindjes së yllit. Kjo sugjeron se disqet kanë karakteristika të ndryshme në varësi të moshës së yllit.
Këtu lind pyetja: Kur shfaqen nënstrukturat – shenjat e formimit të planetëve – në disqe? Për të gjetur përgjigjen, është e nevojshme të vëzhgohen disqe me një gamë më të gjerë të moshave të ndërmjetme, të cilat deri tani nuk janë eksploruar mirë. Megjithatë, kufizimet në numrin e disqeve që mund të vëzhgohen me rezolucion të lartë, për shkak të largësisë dhe kohës së vëzhgimit, e bëjnë të vështirë kryerjen e një studimi statistikisht domethënës me një mostër mjaft të madhe.
Për të kapërcyer këto kufizime, ekipi kërkimor përdori imazherinë super-rezoluese me modelim të rrallë (sparse modeling). Në radioastronomi, imazhet zakonisht rikonstruktohen bazuar në supozime të caktuara për të kompensuar të dhënat e munguar. Metoda e re e imazherisë përdor një supozim më të saktë sesa qasja konvencionale, duke prodhuar imazhe me rezolucion më të lartë edhe pse përdoren të njëjtat të dhëna vëzhguese. Zbulimet janë publikuar në revistën Publications of the Astronomical Society of Japan.
PRIISM (modul Python për imazheri me radio interferometri me modelim të rrallë), një softuer publik i zhvilluar nga një ekip japonez, u përdor në këtë studim. Ekipi kërkimor aplikoi këtë teknikë të re imazherie mbi të dhënat arkivore të ALMA-s, duke synuar 78 disqe në rajonin formues të yjeve Ophiuchus, që ndodhet 460 vite dritë larg sistemit diellor.
Si rezultat, më shumë se gjysma e imazheve të prodhuara në këtë studim arritën një rezolucion mbi tre herë më të lartë sesa metoda konvencionale, të krahasueshme me ato të projekteve DSHARP dhe eDisk.
Për më tepër, numri total i mostrave në këtë studim është pothuajse katër herë më i madh se ai i dy projekteve të mëparshme, duke përmirësuar ndjeshëm besueshmërinë statistikore. Nga 78 disqet e analizuar, 27 treguan struktura unazore apo spirale, 15 prej të cilave u identifikuan për herë të parë në këtë studim.
Ekipi kombinoi mostrat e Ophiuchus-it me ato të projektit eDisk për të kryer një analizë statistikore. Si rezultat, ata zbuluan se nënstrukturat karakteristike të disqeve shfaqen në disqe me rreze më të madhe se 30 AU gjatë fazës së hershme të formimit të yjeve, vetëm disa qindra mijëra vjet pas lindjes së yllit (fig. 2).
eDisk. Një temperaturë bolometrike prej 650 K përkon me një disk rreth një ylli qendror që ka evoluar për rreth 1 milion vjet që nga formimi i tij.
Kredi: A. Shoshi et al.
Kjo sugjeron se planetët fillojnë të formohen në një fazë shumë më të hershme sesa mendohej më parë, kur disku ende ka sasi të bollshme gazi dhe pluhuri (fig. 3). Me fjalë të tjera, planetët rriten së bashku me yjet e tyre shumë të rinj.
Ayumu Shoshi thotë:
“Këto gjetje, që ndërtojnë një urë mes projekteve eDisk dhe DSHARP, u mundësuan nga imazheria inovative që lejon arritjen e rezolucionit të lartë dhe një numër të madh mostrash njëkohësisht. Edhe pse këto zbulime i përkasin vetëm disqeve në konstelacionin Ophiuchus, studimet e ardhshme në rajone të tjera të formimit të yjeve do të tregojnë nëse ky trend është universal.”
Shënim: Faza evolutive e një protostari vlerësohet duke përdorur temperaturën bolometrike rreth yllit. Temperatura bolometrike është një temperaturë e dukshme e nxjerrë nga shkëlqimi total i një objekti në të gjitha gjatësitë e valëve. Një temperaturë më e lartë bolometrike tregon një fazë më të avancuar të evolucionit, dhe një temperaturë prej 650 K sugjeron që rreth 1 milion vjet kanë kaluar që nga lindja e yllit.
