Περιαστρικός δίσκος

Ο περιαστρικός δίσκος του αστέρα V1247 Orionis, από τη Μεγάλη Χιλιοστομετρική Διάταξη της Ατακάμα.

Με τον όρο περιαστρικός δίσκος (circumstellar disk) είναι γνωστή στην αστροφυσική οποιαδήποτε συσσώρευση ύλης σε σχήμα τοροειδές ή δακτυλιοειδές, που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από έναν αστέρα, περιφέρεται δηλαδή γύρω του. Η ύλη αυτή μπορεί να έχει τη μορφή αερίου, σκόνης, αστεροειδών ή τεμαχίων και συντριμμάτων από συγκρούσεις πρωτοπλανητών μεταξύ τους. Οι περιαστρικοί δίσκοι γύρω από τα νεότερα σε ηλικία άστρα αποτελούν τις «αποθήκες» υλικού που μπορεί να σχηματίσει πλανήτες. Περιαστρικοί δίσκοι γύρω από ώριμους αστέρες φανερώνουν ότι έχουν σχηματισθεί πρωτοπλανήτες, ενώ η ύπαρξη τέτοιων δίσκων γύρω από λευκούς νάνους υποδεικνύει ότι ποσότητες πλανητικού υλικού έχουν επιβιώσει μετά από ολόκληρη την πορεία της αστρικής εξέλιξης. Οι περιαστρικοί δίσκοι είναι δυνατό να εμφανίζονται με διάφορες μορφές. Οι βασικές κατηγορίες περιαστρικών δίσκων εκτίθενται συνοπτικά παρακάτω.

Περιαστρικοί δίσκοι γύρω από νεαρούς αστέρες

Καλλιτεχνική απεικόνιση για έναν μεταβατικό δίσκο γύρω από ένα νεαρό αστέρι.

Σύμφωνα με το θεωρητικό μοντέλο για τον σχηματισμό αστέρων που επικρατεί σήμερα, ένας αστέρας δημιουργείται από τη βαρυτική κατάρρευση ενός θύλακα ύλης μέσα σε ένα γιγάντιο μοριακό νέφος. Το υλικό που καταρρέει διαθέτει κάποια στροφορμή, η οποία διατηρείται και επάγει τον σχηματισμό ενός περιστρεφόμενου πρωτοπλανητικού δίσκου από αέριο γύρω από τον νεαρό αστέρα, ο οποίος επίσης περιστρέφεται. Αυτή η κατηγορία πυκνού περιαστρικού δίσκου περιέχει επίσης από ελάχιστη έως αρκετή σκόνη και συνεχίζει να τροφοδοτεί με υλικό τον κεντρικό αστέρα. Η μάζα της ανέρχεται συνήθως σε 2% ως 10% της μάζας του κεντρικού αστέρα και είναι κυρίως αέριο υδρογόνο. Αυτή η φάση τροφοδοσίας είναι η φάση προσαυξητικού δίσκου και διαρκεί λίγα (μέχρι 10) εκατομμύρια χρόνια. Οι ρυθμοί με τους οποίους ο δίσκος τροφοδοτεί με υλικό τον κεντρικό αστέρα είναι συνήθως από 10⁻⁷ μέχρι 10⁻⁹ ηλιακές μάζες ανά έτος, αλλά μπορεί να αυξομειώνεται.

Ο δίσκος ψύχεται βαθμιαία και εισέρχεται στο στάδιο που είναι γνωστό ως «στάδιο αστέρα T Ταύρου» (T Tauri star stage). Μέσα σε αυτό τον δίσκο μπορούν να σχηματισθούν τώρα μεγαλύτεροι κόκκοι σκόνης από πυριτικό υλικό (πετρώδεις) και παγωμένα αέρια ή νερό. Με τη σειρά τους αυτοί οι κόκκοι μπορούν να σχηματίσουν συσσωματώματα και πλανητοειδείς. Αν ο δίσκος έχει αρκετή μάζα, αρχίζει μία «αλυσιδωτή αντίδραση» συσσωματώσεων με αποτέλεσμα τη δημιουργία πρωτοπλανητών. Ο σχηματισμός πλανητικών συστημάτων πιστεύεται ότι συνιστά το φυσιολογικό αποτέλεσμα του σχηματισμού αστέρων.

Εξέλιξη σε ζώνη ή περιαστρικό νέφος

• Η Κύρια Ζώνη Αστεροειδών είναι μία «δεξαμενή» μικρών σωμάτων στο Ηλιακό Σύστημα μεταξύ των τροχιών του Άρη και του Δία.
• Ζώνη Κάιπερ
• Νέφος του Όορτ / Νέφος του Χιλς. Μόνο η εσωτερική περιοχή του Νέφους του Όορτ έχει τοροειδές σχήμα. Η εξωτερική του περιοχή έχει σχήμα που μοιάζει περισσότερο με το σφαιρικό.

Περιαστρικοί δίσκοι σε διπλά αστρικά συστήματα

Ο αστέρας SAO 206462 έχει έναν ασυνήθη περιαστρικό δίσκο

Είναι δυνατό να υπάρχουν περιαστρικοί δίσκοι γύρω μόνο από τον κύριο αστέρα (δηλαδή τον μεγαλύτερης μάζας) ενός διπλού συστήματος αστέρων (δύο αστέρων που περιφέρονται γύρω από το κοινό τους κέντρο μάζας), γύρω από τον δευτερεύοντα αστέρα ή γύρω από αμφότερους τους αστέρες ενός τέτοιου συστήματος. Παράδειγμα της πρώτης περιπτώσεως είναι ο VW Χαμαιλέοντος.

Σκόνη

• Υπάρχουν δίσκοι συντριμμάτων (debris disks), που αποτελούνται από συσσωματώματα μεγέθους μικρών αστεροειδών έως μεγάλων βράχων μαζί με κόκκους σκόνης και μικρές ποσότητες αερίου που παράγονται από τις συγκρούσεις των πρώτων. Σε μία τέτοια περίπτωση το αρχικό αέριο και οι λεπτότεροι κόκκοι σκόνης έχουν διασκορπιστεί ή έχουν ενσωματωθεί σε πλανήτες.

• Ζωδιακό νέφος ή διαπλανητική σκόνη καλείται το διάχυτο υλικό στον χώρο του Ηλιακού Συστήματος που δημιουργήθηκε από συγκρούσεις αστεροειδών και εξάχνωση ύλης κομητών. Το ζωδιακό νέφος, που εμφανίζει τη μεγαλύτερη συγκέντρωση ύλης γύρω από το επίπεδο της εκλειπτικής, είναι ορατό από παρατηρητές πάνω στη Γη ως ζωδιακό φως.

• Εξωζωδιακή σκόνη ονομάζεται η σκόνη γύρω από αστέρες άλλους εκτός του Ηλίου που βρίσκεται σε περιοχή ανάλογη αυτή του ζωδιακού νέφους στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• McCabe, Caer (30 Μαΐου 2007). «Catalog of Resolved Circumstellar Disks». NASA JPL. Ανακτήθηκε στις 17 Ιουλίου 2007. 
• Συλλογή εικόνων περιαστρικών δίσκων σκόνης (από τον ιστοτόπο του Πολ Κάλας, "Circumstellar Disk Learning Site)"