Φομαλώ

Αστρονομικά δεδομένα

Ο Φομαλώ είναι ένας νεαρός αστέρας της Κύριας Ακολουθίας, που ανήκει στον φασματικό τύπο A. Η απόστασή του από τη Γη, όπως τη μέτρησε ο αστρομετρικός δορυφόρος HIPPARCOS, είναι μόλις 25,13 έτη φωτός (με ακρίβεια ± 0,09 έτος φωτός). Για δεκαετίες η ηλικία του υπολογιζόταν μεταξύ 100 και 300 εκατομμυρίων ετών, με μελλοντική ζωή 1 δισεκατομμύριο έτη. Μία νέα ανάλυση της ηλικίας του Φομαλώ από τον αστρονόμο Eric Mamajek το 2012 έδωσε μία ηλικία από 400 ως 480 εκατομμύρια έτη. Η επιφανειακή θερμοκρασία του Φομαλώ είναι 8.320 °C. Η μάζα του είναι 1,92 φορές μεγαλύτερη από την ηλιακή, ενώ η λαμπρότητά του περίπου 16,6 φορές μεγαλύτερη της ηλιακής, καθώς η διάμετρός του είναι επίσης μεγαλύτερη από αυτή του Ηλίου (κατά 1,84 φορές).
Ο Φομαλώ είναι ελαφρώς φτωχότερος σε «μέταλλα» από τον Ήλιο: Μία φασματοσκοπική μελέτη του 1997 έδωσε μία τιμή ίση με το 93% της ηλιακής για την περιεκτικότητα σε σίδηρο, ενώ μία δεύτερη μελέτη του 1997 υποστηρίζει μία τιμή 78% δεχόμενη ότι ο Φομαλώ έχει την ίδια μεταλλικότητα με τον γειτονικό μεταβλητό αστέρα TW Νοτίου Ιχθύος, που υποστηρίζεται πως συναποτελεί μαζί του ένα διπλό σύστημα. Αλλά το 2008 μία νέα φασματοσκοπική μέτρηση έδωσε μία σημαντικά μικρότερη τιμή, 46%.
Ο Φομαλώ μαζί με άλλους 15 αστέρες ανήκει στη λεγόμενη Κινούμενη Ομάδα του Κάστορα, μία ομάδα αστέρων με όμοια κίνηση στον χώρο που έχει υποστηριχθεί ότι συνδέονται φυσικά. Μεταξύ των άλλων μελών της ομάδας είναι ο Κάστορας και ο Βέγας. Αυτή η ομάδα έχει μια εκτιμώμενη ηλικία περί τα 300 εκατομμύρια έτη και τα μέλη της πρέπει να γεννήθηκαν στην ίδια περιοχή.
Ως προς τον TW Νοτίου Ιχθύος, απέχει από τον Φομαλώ 0,91 έτος φωτός και η ταχύτητά του στον χώρο συμφωνεί με αυτή του Φομαλώ ± 500 m/sec, τιμή συμβατή με την ιδιότητά τους ως μελών ενός διπλού αστρικού συστήματος (δύο αστέρες που συνδέονται βαρυτικά μεταξύ τους και περιφέρονται γύρω από το κοινό κέντρο μάζας τους). Αλλά και η εκτίμηση για την ηλικία του TW, 400 ± 70 εκατομ. έτη, συμφωνεί με αυτή για τον Φομαλώ.

Πρωτοπλανητικό σύστημα

Ο Φομαλώ περιβάλλεται από αρκετούς δίσκους υλικού. Ο εσώτατος δίσκος αποτελείται από λεπτή σκόνη υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα (διάμετρος κόκκων 10 ως 300 nm) συγκεντρωμένη κυρίως περί τη 0,1 AU από τον αστέρα. Ακολουθεί ένας δίσκος μεγαλύτερων σωματιδίων με εσωτερικό όριο 0,4 ως 1 AU από τον Φομαλώ.
Ο εξωτερικός δίσκος απέχει 133 AU (20 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα) από τον αστέρα και έχει σχήμα σαμπρέλας με πολύ απότομο εσωτερικό όριο. Σχηματίζει γωνία 24 μοιρών με τον άξονα Γης-Φομαλώ. Η σκόνη του κατανέμεται σε μία ζώνη πλάτους περίπου 25 AU. Το γεωμετρικό κέντρο αυτού του δίσκου απέχει περίπου 15 AU από τον Φομαλώ. Ο δίσκος αυτός αναφέρεται και ως «η Ζώνη Κάιπερ του Φομαλώ». Πιστεύεται ότι είναι ένας πρωτοπλανητικός δίσκος και εκπέμπει μεγάλες ποσότητες υπέρυθρου. Μετρήσεις της περιστροφής του Φομαλώ δείχνουν ότι ο δίσκος κείται στο ισημερινό επίπεδο του αστέρα, όπως αναμένεται θεωρητικά.
Στις 13 Νοεμβρίου 2008 μία αστρονομική ομάδα ανακοίνωσε την ανακάλυψη ενός αντικειμένου στο μέγεθος εξωηλιακού πλανήτη, που περιφέρεται μόλις μέσα στον εξωτερικό δίσκο. Αυτό ήταν το πρώτο εξωηλιακό σώμα γύρω από ένα αστέρας που γινόταν ορατό στα οπτικά μήκη κύματος (ορατό φως). Η ύπαρξη ενός πλανήτη είχε νωρίτερα προταθεί θεωρητικά, από το απότομο και ελλειπτικό εσωτερικό όριο του συγκεκριμένου δίσκου. Η μάζα αυτού του πλανήτη, που ονομάσθηκε Φομαλώ b, εκτιμήθηκε ότι δεν είναι μεγαλύτερη από το τριπλάσιο της μάζας του Δία, αλλά σίγουρα μεγαλύτερη από τη μάζα του Ποσειδώνα. Υπάρχουν ενδείξεις ότι η τροχιά του Φομαλώ b δεν είναι ευθυγραμμισμένη ως προς τον άξονα της ελλείψεώς της με τον δίσκο, πράγμα που ίσως υποδεικνύει την ύπαρξη άλλων πλανητών.
Από την άλλη, εικόνες στο υπέρυθρο από το Αστεροσκοπείο MMT θέτουν ισχυρά όρια στην ύπαρξη γιγάντιων αεριωδών πλανητών μέχρι τις 40 AU από τον αστέρα, ενώ εικόνες του Διαστημικού τηλεσκοπίου Σπίτζερ στήριζαν την άποψη ότι ο Φομαλώ b ήταν πιθανώς ένα απλό συμπύκνωμα σκόνης. Το 2012 δύο ανεξάρτητες μελέτες επιβεβαίωσαν ότι ο Φομαλώ b υπάρχει πραγματικά, αλλά κρύβεται από υλικό και ίσως να ήταν μία βαρυτικά δεσμευμένη συγκέντρωση από βράχους και πέτρες παρά ένας στερεός πλανήτης.
Τελικά, στις 8 Ιανουαρίου 2013, στο 221ο Συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας αστρονόμοι ανεκοίνωσαν ότι επιβεβαίωσαν την ύπαρξη του Φομαλώ b συνδυάζοντας διαστημικές και επίγειες παρατηρήσεις.
Εικόνες του ευρωπαϊκού διαστημικού τηλεσκοπίου «Χέρσελ» στο άπω υπέρυθρο αποκαλύπτουν μεγάλη ποσότητα ελαφρών και μαλακών κόκκων σκόνης με διαστάσεις μερικά εκατομμυριοστά του μέτρου στον εξωτερικό δίσκο. Επειδή τέτοια σκόνη αναμένεται να απομακρύνεται από το σύστημα εξαιτίας της πιέσεως του αστρικού φωτός, η παρουσία της υποδεικνύει μια συνεχή ανατροφοδότηση από συγκρούσεις πλανητοειδών. Η μορφολογία των κόκκων αυτής της σκόνης παραπέμπει σε κομητική προέλευση. Για να παραχθεί με τον απαιτούμενο ρυθμό, περίπου 100 κομήτες με διάμετρο ενός χιλιομέτρου πρέπει να συγκρούονται μεταξύ τους κάθε ώρα.
Παρατηρήσεις του εξωτερικού δίσκου από τη Μεγάλη Χιλιοστομετρική Διάταξη της Ατακάμα (ALMA) συμφωνούν με την ύπαρξη δύο πλανητών στο σύστημα, κανένας από τους οποίους δεν βρίσκεται στην απόσταση από τον αστέρα που αντιστοιχεί στον Φομαλώ b.
Αν υπάρχουν πρόσθετοι πλανήτες από τις 4 ως τις 10 AU, τότε πρέπει να έχουν μάζα κάτω από 20 μάζες Δία.