Glavni AstronomijaTukaj je 20 protoplanetarnih diskov z novo oblikovanimi planeti, ki odpravljajo vrzeli v plinu in prahu

Tukaj je 20 protoplanetarnih diskov z novo oblikovanimi planeti, ki odpravljajo vrzeli v plinu in prahu

Astronomija : Tukaj je 20 protoplanetarnih diskov z novo oblikovanimi planeti, ki odpravljajo vrzeli v plinu in prahu

V zadnjih nekaj desetletjih se je lov za drugimi planeti v naši galaksiji segrel, odkritih je bilo 3869 planetov v 2886 sistemih, drugi 2898 kandidatov pa čaka na potrditev. Čeprav je odkritje teh planetov znanstvenike naučilo veliko o vrstah planetov, ki obstajajo v naši galaksiji, še vedno ne vemo veliko o procesu oblikovanja planetov.

Da bi odgovorila na ta vprašanja, je mednarodna skupina pred kratkim s pomočjo velikega milimetra / submilimeterskih matic (ALMA) Atacama izvedla prvo obsežno raziskavo protoplanetarnih diskov z visoko ločljivostjo okoli bližnjih zvezd. Ta program, znan kot diskonstrukcije diska pri projektu visoke kotne ločljivosti (DSHARP), je ustvaril slike z visoko ločljivostjo 20 bližnjih sistemov, kjer sta prah in plin v procesu oblikovanja novih planetov.

Njihovi rezultati so bili objavljeni v seriji desetih prispevkov, ki bodo objavljeni v posebni številki časopisa Astrophysical Journal Letters . V odgovorni skupini so bili člani Harvard Smithsonian Centra za astrofiziko (CfA), Skupnega observatorija ALMA in več opazovalnic, raziskovalnih inštitutov in univerz.

Koncept umetnika prikazuje novo nastalo zvezdo, obdan z vrtinčenim protoplanetarnim diskom prahu in plina. Zasluge: Univerza v Kopenhagnu / Lars Buchhave

Raziskovalci DSHARP so v vsakem primeru ugotovili prisotnost vrzeli na disku, ki so bile daleč od osrednje zvezde in so menda razmejile notranji in zunanji del diska. Tako dobljeni obroči so bili tudi gosto zapakirani ali oblikovani tanjši trakovi, odvisno od njihove oddaljenosti od zvezde. Ti vzorci, ki so jih navedli, bi lahko bili posledica nevidnega planetarnega spremljevalca, ki je zavijal disk.

Druga možnost je, da so strukture diskov podvržene globalni nestabilnosti, podobni tistim, ki jih vidimo v spiralnih galaksijah (kot Mlečna pot). Po mnenju raziskovalcev je najbolj prepričljiva razlaga, da so se veliki planeti (na primer plinski velikani) oblikovali pretežno v zunanjih segmentih diskov, kar bi nakazovalo, da nastajanje planetov poteka veliko hitreje, kot to dopuščajo trenutne teorije o nastanku planetov.

Ta možna razlaga bi pomagala tudi razložiti, kako zemeljski planeti (tj. Skalnati in po velikosti Zemlji), ki se tvorijo bližje svojim zvezdam, lahko preživijo zgodnje faze svojega nastanka. Sean Andrews, astronom Harvard-Smithsonian Center za astrofiziko (CfA) in eden voditeljev * opazovalne kampanje ALMA, je v sporočilu za javnost NRAO pojasnil pomen teh ugotovitev:

Cilj te mesečne opazovalne akcije je bil iskanje strukturnih skupnosti in razlik v protoplanetarnih diskih. ALMA s izjemno oster vid je razkril prej nevidne strukture in nepričakovano zapletene vzorce. Opazimo različne podrobnosti okoli širokega nabora mladih zvezd različnih množic. Najbolj prepričljiva razlaga teh zelo raznolikih majhnih značilnosti je, da obstajajo nevidni planeti, ki medsebojno vplivajo na material diska.

Označena različica štirih od dvajsetih diskov, ki vsebujejo ALMA najvišjo ločljivostno raziskovanje bližnjih protoplanetarnih diskov. Zasluge: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) S. Andrews et al .; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello

Po vodilnih modelih oblikovanja planetov se planeti rodijo s postopnim nabiranjem prahu in plina znotraj protoplanetarnega diska. Začne se z zrnjem prahu, ki se združi in tvori večje in večje kamnine, dokler se ne pojavijo asteroidi, planestesimalci in planeti. Ta postopek naj bi trajal milijone let, kar pomeni, da bi protoplanetarni diski v starejših sistemih nanj vplivali večjo vidnost.

Vendar pa so zgodnja opazovanja, ki jih je izvedla ALMA, pokazala, da ima veliko mladih protoplanetarnih diskov dobro opredeljene strukture, kot so obroči in vrzeli. Te značilnosti so običajno povezane s prisotnostjo planetov in so jih našli celo v nekaj sistemih, ki so bili stari le milijon let. Kot je pojasnila Jane Huang, podiplomska študentka na CfA in članica raziskovalne ekipe:

Ne presenetljivo je bilo videti prve podpise mladih diskov z visoko ločljivostjo. Pomembno je bilo ugotoviti, ali gre za anomalije ali so bili ti podpisi pogosti v diskih.

Ker je bil zgodnji nabor vzorcev tako majhen, je bil nameščen kampanja DSHARP za opazovanje drugih protoplanetarnih diskov za primerjavo. Ker je znano, da delci prahu svetijo v milimetrski valovni dolžini, je kampanjska skupina lahko uporabila matriko ALMA za natančno preslikavo porazdelitve gostote pasov prahu okoli sistemov mladih zvezd in (odvisno od oddaljenosti zvezde) preslikala lastnosti kot majhen kot nekaj astronomskih enot.

Slika diska, ki tvori planet HL Tau, posnetega z veliko milimetrsko paleto Atacama. Zasluge: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)

Na koncu je raziskovalna skupina ugotovila, da so bile številne podkonstrukcije (tj. Koncentrične vrzeli in ozki obroči) skupne skoraj vsem diskom, medtem ko so bili obsežni spiralni vzorci in loki podobni značilnosti bolj redki. Ugotovili so tudi, da so diski in vrzeli prisotni na velikih razdaljah od zvezd gostitelja - od nekaj AU do več kot sto.

Kot je navedeno, bi lahko ta opažanja pomagala razrešiti trajno skrivnost, ko gre za teorije o tvorbi planetov. Zlasti astronomi so se spraševali, kako bi se lahko oblikovali planeti, ko bi dinamika gladkega protoplanetarnega diska povzročila, da bi katerokoli telo premera več kot centimeter padlo v svojo gostiteljsko zvezdo. V teh okoliščinah skalnati predmeti, večji od asteroida, ne bi smeli obstajati.

V bistvu bi gosto obroč prahu, ki ga je opazila ekipa, ustvarilo vznemirjanje na disku, kar bi lahko ustvarilo cone, kjer bi bili planetezimalci varni in bi imeli dovolj časa, da bi se razrasli v planete. Kot je navedla Laura Perez, raziskovalka z univerze v Čilu in članica raziskovalne skupine:

»Ko je ALMA resnično razkrila svoje zmožnosti s svojo ikonično podobo HL Tau, smo se morali vprašati, ali je to zunaj, saj je bil disk razmeroma masiven in mlad. Ta zadnja opažanja kažejo, da HL Tau, čeprav presenetljivo, še zdaleč ni nenavaden in lahko dejansko predstavlja normalno evolucijo planetov okoli mladih zvezd. "

Ta raziskava prikazuje moč, ki jo imajo vrhunski instrumenti in znanstveno sodelovanje danes. Zahvaljujoč zmožnosti, da vidijo več in vidijo dlje, lahko znanstveniki preizkušajo astronomske teorije kot še nikoli doslej. In v tem procesu se potrjujejo in izzivajo naše najbolj temeljne predstave o tem, kako je nastalo Vesolje.

Bodite prepričani, da uživate v tej animaciji, kako izgleda protoplanetarni disk, vljudnost programa NRAO Outreach:

* Drugi voditelji kampanje za opazovanje ALMA so Andrea Isella z univerze Rice, Laura Pérez s čilske univerze in Cornelis Dullemond z univerze Heidelberg.

Nadaljnje branje: NRAO

Kategorija:
Astronomija brez teleskopa - Ali je čas resničen?
Žal, nizkoenergijske LED diode povečujejo svetlobno onesnaženje