Czym dokładnie jest „normalny” układ słoneczny? Jeśli myśleliśmy, że mamy jakiś pomysł w przeszłości, to na pewno nie teraz. Nowe badanie prowadzone przez astronomów na uniwersytecie w Cambridge potwierdziło ten fakt. Nowe badanie wykazało cztery gigantyczne planety gazowe, podobne do naszego własnego Jowisza i Saturna, krążące wokół bardzo młodej gwiazdy o nazwie CI Tau. A jedna z planet ma ekstremalną orbitę, która zabiera ją ponad tysiąc razy dalej od gwiazdy niż najgłębsza planeta.
CI Tau znajduje się około 500 lat świetlnych stąd w bardzo aktywnej części galaktyki zwanej „gwiezdnym żłobkiem”. W wieku zaledwie 2 milionów lat CI Tau jest gwiezdnym dzieckiem. Nasze własne Słońce ma około 5 miliardów lat i ma jeszcze 5 miliardów do oddania, oddania lub zabrania. Więc CI Tau jest za młody, aby mieć tego rodzaju gigantów gazowych, jakie ma. A przynajmniej tak myśleliśmy.
Nasz najlepszy model powstawania układu słonecznego nazywa się hipotezą mgławicową i idzie mniej więcej tak: Wirująca chmura gazu i pyłu rośnie i zyskuje gęstość, aż zapadnie się w gwiazdę i rozpocznie się fuzja. Wokół tej nowo powstałej gwiazdy reszta gazu i pyłu wiruje jak dysk protoplanetarny. Z czasem materia ta zlepia się i tworzy inne planety, księżyce i asteroidy, i nie ma już dysku protoplanetarnego. To bardzo krótki opis tego, co się dzieje.
Uważa się jednak, że ten proces formowania się planet zajmuje dużo czasu, znacznie więcej niż 2 miliony lat. Gwiazda taka jak nasze Słońce może uformować się w ciągu zaledwie 1 miliona lat, ale powstanie planet gazowych trwa od 10 do 100 milionów lat, a planety ziemskie trwają jeszcze dłużej.
„Planety masy Saturna powinny formować się najpierw poprzez nagromadzenie stałego rdzenia, a następnie wciągnięcie warstwy gazu na wierzch, ale procesy te powinny przebiegać bardzo wolno w dużych odległościach od gwiazdy. Większość modeli będzie miała trudności z wykonaniem planet o tej masie w tej odległości. ” - Główny autor badania, profesor Cathie Clarke, Cambridge University Institute of Astronomy.
To nie pierwszy raz, gdy CI Tau zwrócił uwagę astronomów. W 2016 roku astronomowie odkryli gorący Jowisz krążący wokół gwiazdy. To sprawiło, że była to pierwsza gwiazda młodego wieku, która miała jednego z tych skwierczących gigantów z gorącym gazem. Gorący Jowisz jest gazowym gigantem o tym samym zakresie masy co nasz własny Jowisz, ale krążącym tak blisko swojej gwiazdy, że jest bardzo gorący. Gorący Jowisz jest zagadkowy, ponieważ nie rozumiemy, jak mogą tworzyć „in situ” lub tak blisko gwiazdy. Astronomowie sądzą, że tego typu planety formują się dalej od gwiazdy i migrują do niej. Jak to się mogło stać za zaledwie 2 miliony lat?
W tym nowym badaniu zespół naukowców pod przewodnictwem Uniwersytetu Cambridge ponownie zwrócił się w stronę CI Tau. Użyli dużego milimetra / submilimetrowej tablicy Atacama (ALMA), aby przeszukać system CI Tau w poszukiwaniu rodzeństwa do gorącego Jowisza. To, co znaleźli, tylko zwiększyło tajemnicę systemu. Odkryli 3 inne gazowe olbrzymy krążące wokół gwiazdy, a jeden z nich podąża daleko na orbitę tysiąc razy dalej od gwiazdy niż najgłębsza planeta, wspomniany gorący Jowisz. Według artykułu jest to „… najbardziej masywny zespół egzo-planet, jaki kiedykolwiek wykryto w tym wieku”. Co to wszystko znaczy?
„Obecnie nie można stwierdzić, czy ekstremalna architektura planetarna widziana w CI Tau jest powszechna w gorących systemach Jowisza…” - Profesor Cathie Clarke z Cambridge University Institute of Astronomy.
Na razie nie jesteśmy pewni. Około 1% gwiazd jest gospodarzem gorących Jowiszów, ale większość znanych gorących Jowiszów jest setki razy starsza niż CI Tau. Ponieważ, o ile wiemy, planety nie mogą formować się przed gwiazdą, jak astronomowie mogą wyjaśnić, co się stało w tym układzie?
„Obecnie nie można stwierdzić, czy ekstremalna architektura planetarna widziana w CI Tau jest powszechna w gorących systemach Jowisza, ponieważ sposób, w jaki te planety rodzeństwa zostały wykryte - poprzez ich wpływ na dysk protoplanetarny - nie działałby w starszych systemach, które już nie mają dysk protoplanetarny - powiedziała profesor Cathie Clarke z Cambridge's Institute of Astronomy, pierwszy autor badania.
Jest tu wystarczająco dużo pytań, aby cały zespół astronomów był zajęty. Zdaniem naukowców nie jest jasne, jaką rolę odegrały planety rodzeństwa, kierując najbardziej wewnętrzną planetę na jej bardzo bliską orbitę. Nie jest również jasne, czy jakikolwiek mechanizm działający w tym systemie jest tym samym mechanizmem, który generuje gorących Jowiszów w ogóle. Kolejną zagadką jest to, jak w ogóle powstały dwie zewnętrzne planety.
„Modele formowania planet zwykle koncentrują się na możliwości tworzenia rodzajów planet, które już zostały zaobserwowane, więc nowe odkrycia niekoniecznie pasują do modeli”, powiedział Clarke. „Planety masy Saturna powinny formować się najpierw poprzez nagromadzenie stałego rdzenia, a następnie wciągnięcie warstwy gazu na wierzch, ale procesy te powinny przebiegać bardzo wolno w dużych odległościach od gwiazdy. Większość modeli będzie miała trudności z wykonaniem planet o tej masie w tej odległości. ”
To właśnie sprawia, że nauka jest tak atrakcyjna i skuteczna. Astronomowie obserwują coś i tworzą model, aby to wyjaśnić. Następnie obserwują, a niektóre odkrycia wzmacniają model, a niektóre go kwestionują. Model jest więc aktualizowany i z czasem realistycznie przedstawia coraz większą próbę obserwacji.
Astronomowie będą nadal studiować ten system, aby spróbować odkryć niektóre z tych tajemnic. ALMA zrewolucjonizowało badania dysków protoplanetarnych, a przyszłe prace będą bez wątpienia mocno opierać się na ALMA. Potrafi zobrazować planety formujące się w dyskach protoplanetarnych, które są ciemnymi, słabo oświetlonymi miejscami, które są bardzo trudne do zobaczenia.
Przygotuj się na zaskoczenie tym, co zobaczy ALMA. Jeszcze raz.
- Komunikat prasowy Uniwersytetu Cambridge: „Gigantyczne planety wokół młodej gwiazdy rodzą pytania na temat formowania się planet”
- Artykuł badawczy: „Obrazowanie milimetrowe wysokiej rozdzielczości dysku protoplanetarnego CI Tau: masywny zespół protoplanet od 0,1 do 100 au”
- Komunikat prasowy Uniwersytetu Rice: „Astronomowie znajdują gigantyczną planetę wokół bardzo młodej gwiazdy”
- Strona Wikipedii: Hipoteza mgławicy
