„Ooompah, loompah, rdzawa rdza… ALMA znajduje komety chowające się w kurzu”. Według wielu badań przeprowadzonych w ostatnich latach astronomowie zdają sobie sprawę, że planety wydają się być wszędzie wokół gwiazd. Teraz, dzięki jednemu słodkiemu teleskopowi, dużej matrycy milimetrowej / submilimetrowej Atacama (ALMA), nauka poczyniła duży krok naprzód w zrozumieniu, jak maleńkie ziarna pyłu w dysku protoplanetarnym mogą pewnego dnia ewoluować do większego formatu.
Nieco mniej niż 400 lat świetlnych od Ziemi znajduje się młody układ słoneczny skatalogowany jako Oph IRS 48. Na zdjęciach z jego zewnętrznych obwodów astronomowie odkryli istotną wskazówkę w swoich wirujących masach pyłu - region w kształcie półksiężyca nazwany „ osadnik pyłu ”. Badacze uważają, że ten obszar może być ochronnym kokonem, który pozwala na kształtowanie się formacji skalnych. Dlaczego taki region jest ważny? To jest czynnik niszczący. Kiedy astronomowie próbują zamodelować pył w formacje skaliste, odkryli, że cząstki ulegają samozniszczeniu… albo zderzając się ze sobą, albo przyciągając do gwiazdy centralnej. Aby mogły przekroczyć określony rozmiar, muszą po prostu posiadać obszar ochronny umożliwiający im wzrost.
„Istnieje długa przeszkoda w długim łańcuchu wydarzeń, który prowadzi od drobnych ziaren pyłu do obiektów wielkości planety” - powiedział Til Birnstiel, badacz z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge, Massachusetts, i współautor artykuł opublikowany w czasopiśmie Science. „W komputerowych modelach formowania się planet ziarna pyłu muszą rosnąć od submikronowych rozmiarów do obiektów nawet dziesięciokrotnie większych niż Ziemia w ciągu zaledwie kilku milionów lat. Ale kiedy cząstki stają się wystarczająco duże, zaczynają nabierać prędkości i zderzają się, odsuwając je z powrotem do kwadratu lub powoli dryfują do wewnątrz, uniemożliwiając dalszy wzrost. ”
Gdzie więc kryje się nowonarodzona planeta, kometa lub asteroida? Nienke van der Marel, doktorantka w Leiden Observatory w Holandii i główna autorka artykułu, korzystała z ALMA wraz ze swoimi współpracownikami, aby przyjrzeć się Oph IRS 48 i odkryła torus gazu z centralnym otwór. Ten brak cząstek pyłu był bardzo różny od wcześniejszych wyników bardzo dużego teleskopu ESO.
„Na początku kształt pyłu na obrazie był dla nas całkowitym zaskoczeniem”, mówi van der Marel. „Zamiast pierścienia, którego oczekiwaliśmy, znaleźliśmy bardzo wyraźny kształt orzecha nerkowca! Musieliśmy przekonać się, że ta funkcja była prawdziwa, ale silny sygnał i ostrość obserwacji ALMA nie pozostawiły wątpliwości co do struktury. Potem zdaliśmy sobie sprawę z tego, co znaleźliśmy. ”
Niespodzianka? Ty stawiasz Zespół odkrył region, w którym duże ziarna pyłu pozostały w niewoli i mogły nadal zyskiwać na masie, gdy coraz więcej z nich zderzało się i łączyło. Oto „pułapka na pył”, którą przewidzieli teoretycy.
Ładowanie odtwarzacza…
Więc co to składa? Aby utrzymać ziarna pyłu razem i tworzenie się wymaga wiru - obszaru wysokiego ciśnienia w celu ich ochrony. Aby utworzyć ten wir, musi być obecny duży obiekt, gwiazda towarzysząca lub gazowy gigant. Niczym łódź prześlizgująca się przez wody wypełnione glonami, drugorzędny obiekt na dysku planetarnym oczyściłby z niego ścieżkę, tworząc krytyczne wiry i wiry potrzebne do ukształtowania pułapki na kurz. Podczas gdy poprzednie badania Oph IRS 48 ujawniły sztywny pierścień tlenku węgla w połączeniu z pyłem, nie zaobserwowano „pułapki”. Nie oznacza to jednak, że obserwacja była negatywna. Astronomowie odkryli również lukę między wewnętrzną i zewnętrzną częścią układu słonecznego - wskazówkę dotyczącą obecności niezbędnego dużego ciała.
Warunki były odpowiednie dla możliwej pułapki na kurz. Wpisz ALMA. Teraz naukowcy byli w stanie jednocześnie zobaczyć zarówno gaz, jak i większe ziarna pyłu. Te nowe obserwacje doprowadziły do odkrycia, którego żaden inny teleskop jeszcze nie odkrył… krzywego wybrzuszenia w zewnętrznej części dysku.
Jak wyjaśnia van der Marel: „Prawdopodobnie patrzymy na rodzaj fabryki komet, ponieważ warunki są odpowiednie, aby cząstki rosły od milimetra do wielkości komety. Pył prawdopodobnie nie utworzy pełnowymiarowych planet w tej odległości od gwiazdy. Ale w niedalekiej przyszłości ALMA będzie mogła obserwować pułapki pyłu bliżej swoich gwiazd macierzystych, w których działają te same mechanizmy. Takie pułapki pyłu byłyby naprawdę kolebkami dla nowonarodzonych planet. ”
Gdy większe cząstki migrują w kierunku obszarów o wyższym ciśnieniu, pułapka na pył nabiera kształtu. Aby zweryfikować swoje odkrycia, naukowcy zastosowali modelowanie komputerowe, aby wykazać, że obszar wysokiego ciśnienia może powstać z ruchu gazu na krawędziach otwierających. Pasuje do obserwacji dysku Oph IRS 48.
„Połączenie pracy z modelowaniem i wysokiej jakości obserwacji ALMA sprawia, że jest to wyjątkowy projekt”, mówi Cornelis Dullemond z Institute for Theoretical Astrophysics w Heidelbergu w Niemczech, który jest ekspertem w dziedzinie ewolucji pyłu i modelowania dysków oraz członkiem zespołu . „Mniej więcej w czasie, gdy te obserwacje zostały uzyskane, pracowaliśmy nad modelami przewidującymi dokładnie tego rodzaju struktury: bardzo szczęśliwy zbieg okoliczności.”
„Ta struktura, którą widzimy za pomocą ALMA, może zostać zmniejszona, aby reprezentować to, co może się dziać w wewnętrznym układzie słonecznym, w którym powstałoby więcej podobnych do Ziemi skalistych planet”, powiedział Birnstiel. „W przypadku tych obserwacji możemy jednak zaobserwować coś analogicznego do formowania się Słońca w Pasie Kuipera lub Obłoku Oorta, regionie naszego Układu Słonecznego, z którego prawdopodobnie pochodzą komety”.
ALMA, podobnie jak ta wymarzona fabryka naszego dzieciństwa, wciąż jest w budowie. Te unikalne obserwacje zostały wykonane przy pomocy odbiorników ALMA Band 9 - instrumentacji wyprodukowanej w Europie, która pozwala ALMA na dostarczanie najostrzejszych, jak dotąd najbardziej szczegółowych zdjęć.
„Te obserwacje pokazują, że ALMA jest w stanie dostarczyć naukę o transformacji, nawet przy mniej niż połowie pełnego zestawu w użyciu”, mówi Ewine van Dishoeck z Obserwatorium w Leiden, która od ponad 20 lat jest głównym uczestnikiem projektu ALMA . „Niesamowity skok zarówno czułości, jak i ostrości obrazu w paśmie 9 daje nam możliwość zbadania podstawowych aspektów formowania się planet w sposób, który wcześniej był po prostu niemożliwy”.
Źródło oryginalnej historii: ESO News Release. Do dalszej lektury: NRAO News Release.
