Za pomocą nowych instrumentów astronomowie wypełniają wszystkie elementy, które pomagają wyjaśnić, w jaki sposób planety powstają z rozszerzonych dysków gazu i pyłu wokół nowonarodzonych gwiazd. Ale astronomowie znaleźli jeden dysk proto-planetarny, który nie chce dorosnąć. Ma 25 milionów lat i wciąż nie przeszedł do tworzenia planet. Lee Hartmann pracuje w Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, a główny autor w gazecie ogłasza znalezisko.
Posłuchaj wywiadu: Dysk planetarny, który odmawia dorastania (6 MB)
Lub subskrybuj podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Znalazłeś najstarszy dysk planetarny. Czy możesz mi powiedzieć, jak niezwykłe jest to?
Lee Hartmann: Chodzi o najstarszy dysk planetarny lub protoplanetarny. Najstarszy, jaki znaleźliśmy wcześniej, miał około 10 milionów lat, więc jest około 2 do 2,5 razy starszy niż wszystko, co znaleźliśmy wcześniej.
Fraser: Czy to była wielka niespodzianka dla znalezienia czegoś tak starego?
Hartmann: Tak, wydaje się, że połowa lub więcej gwiazd ma jakiś rozszerzony zakurzony dysk z czymś, co tworzy planety. W wieku około miliona lat. A potem przez około 10 milionów lat jesteś mniej niż 10% wszystkich gwiazd, a może nawet mniej. Znalezienie tego w wieku dwóch lat było naprawdę niezwykłe. Myśleliśmy, że za 20 milionów lat naprawdę spadniemy do zera dla wszystkiego, co nadal ma wokół niego pył, który jest bardzo podobny do dysku planetarnego.
Fraser: Co może utrzymać dysk tak stabilny?
Hartmann: To nie jest do końca jasne. Układ centralny w tym przypadku jest właściwie podwójną gwiazdą podwójną i dlatego jest możliwe - w przeciwieństwie do pojedynczej gwiazdy w naszym Układzie Słonecznym - istnieją dwie, prawie równej masy gwiazdy, które krążą wokół bardzo bliskiej orbity i chociaż mają gdzieś rozmiar między orbitą Merkurego a orbitą Wenus; coś takiego rozmiaru. Może to być coś w rodzaju burzenia, ponieważ każda gwiazda ma swoją własną grawitację, a gdy się poruszają, mogą wirować w górę dysku i mieszać cząstki. Wydaje nam się, że powstanie planet polega na tym, że kurz, małe króliczki kurzu, jakby elektrostatycznie przylegają do małych grudek, a następnie stają się coraz większe. I tworzy skały, a następnie tworzy rzeczy, które są bardziej jak asteroidy, a na końcu planety. A etap formowania się planety jest tym, co naprawdę usuwa cały ten pył. Uważa się więc, że proces ten jest bardzo delikatny, a rzeczy trwają od tysięcy do milionów lat. Możliwe, że jeśli trochę go zmiażdżysz, utrzymując zawieszoną cząsteczkę, to tak naprawdę nie będą się tak dobrze trzymać i nie przejdą przez resztę procesu formowania planet, jak większość innych gwiazd.
Fraser: Jak powszechne byłoby coś takiego? Ponieważ jest to najstarszy znaleziony, czy uważasz, że w pobliżu są inni, czy to tylko totalny przypadek?
Hartmann: Trudno sobie wyobrazić, że w galaktyce jest tylko jedna z tych rzeczy, nie mówiąc już o całym wszechświecie. Jednak, o ile wiemy, musi to być bardzo rzadkie zjawisko. Widzimy duże gromady gwiazd, które mają 30 milionów lat, 50 milionów lat, 100 milionów lat i nie znaleźli czegoś takiego w sumie w kilkuset, a nawet tysiącach gwiazd. Prawdopodobnie jest to 1 na 1000 lub coś takiego. Tak sądzę, ale trudno to wiedzieć. Nie przyjrzeliśmy się wystarczająco uważnie tym rzeczom. Do niedawna nie byliśmy w stanie. Teleskop kosmiczny Spitzer ma o wiele większą czułość niż wszystko, co mogliśmy zrobić wcześniej. Właśnie uwzględnił setki tysięcy razy naszą zdolność do wykrywania słabych źródeł takich jak ta. Robimy tylko pierwsze kroki, aby odkryć, co jest w naszej okolicy. Dzięki teleskopowi Spitzer zaczynają przyglądać się niektórym innym gromadom, potwierdzają, że dwukrotnie wiek tego systemu, mniej niż 1 na 1000, jest taki. To naprawdę dość unikalny system. Musieliśmy to złapać w pewnych szczególnych okolicznościach.
Fraser: Czy uważasz, że może trwać jeszcze miliony lat. Czy to jeszcze wczesny wiek?
Hartmann: Nie rozumiemy tego zbyt dobrze. Jednym z powodów badania tego rodzaju systemów jest to, że naprawdę potrzebujemy dużej pomocy w zrozumieniu fizyki tego. Fizyka tego, w jaki sposób planety powstają z po prostu królików z kurzu. To po prostu taki skomplikowany proces i są różne rzeczy, których nie do końca rozumiemy, że naprawdę potrzebujemy więcej ankiet na te tematy. Naprawdę nie wiem, co się stanie z tym systemem. Moim zdaniem jest prawdopodobne, że prawdopodobnie nie będzie trwał i koagulował na planetach, jeśli jeszcze tego nie zrobił. Teoria sugeruje, że istnieje pewien rodzaj progu, który musisz spełnić. Musisz mieć wystarczającą ilość rzeczy, aby tak się stało, aby naprawdę poradzić sobie z garbem tworzenia większych ciał, które mogą następnie zamiatać wszystkie mniejsze pyły i usuwać dysk. Jeśli nigdy nie osiągniesz tego progu, możesz nigdy nie stworzyć żadnych planet. Domyślam się, że może po prostu wygasnąć, a niektóre ziaren pyłu albo zostaną wydmuchane, albo spiralnie powstaną powoli w gwiazdę i to już koniec, ale tak naprawdę nie rozumiemy.
Fraser: Czy dyski tworzące planety były wcześniej widziane wokół układów podwójnych?
Hartmann: Tak, jeśli tylko mogę się zakwalifikować, powiem, że zakładamy, że te dyski tworzą planety. Nie mieliśmy tak naprawdę kompletnego pistoletu do palenia, żeby powiedzieć, że te zakurzone dyski faktycznie tworzą planety. Myślę, że to bardzo duże prawdopodobieństwo, ponieważ widzimy cały ten rozproszony pył wokół bardzo młodych gwiazd, a potem wszystko zniknęło. Wiemy, że musimy koagulować cały pył, zabierać małe rzeczy i układać je w duże rzeczy, aby tworzyć planety. Takie założenie przyjmujemy, ale chciałem tylko powiedzieć, że nie połączyliśmy kropek w tej sprawie.
Fraser: Zgadza się, więc czy dyski były widziane w takich systemach binarnych?
Hartmann: Tak, mają. Problem polega na tym, że zasadniczo nie możesz mieć dysku o tej samej wielkości orbicie co orbita binarna. Druga gwiazda po prostu pochłonie cały pył, odparuje go lub zdmuchnie. Z drugiej strony, jeśli masz bardzo szeroki układ podwójny, jeśli masz coś w miejscu, gdzie druga gwiazda jest bardzo daleko, możesz mieć dysk wewnątrz tego układu podwójnego i nie wie, że wokół niego krąży inna gwiazda. Orbitujemy wokół Słońca, a Jowisz znajduje się na kilku jednostkach astronomicznych, co powoduje jedynie niewielkie zaburzenia na orbicie Ziemi. Podobnie możesz mieć system, w którym dwie gwiazdy są stosunkowo blisko siebie, a dysk znajduje się daleko poza obszarem peryferyjnym. Tak więc na tym dysku wygląda prawie jak jedna gwiazda. To nie jest dokładnie tak, ponieważ obie gwiazdy krążą wokół, więc grawitacja trochę je zmiażdży. Ale to nie jest tak daleko od posiadania tylko jednego obiektu. Tak długo, jak dysk jest albo dużo większy niż plik binarny, albo mniejszy niż plik binarny, nic ci nie jest. Jeśli dysk jest znacznie większy niż plik binarny, może być tak delikatny i tak rozłożony, że nigdy tak naprawdę nie koaguluje skutecznie na planetach. Jest to coś, co moglibyśmy przewidzieć, ale nie jest to coś, co jesteśmy w stanie wykazać jeszcze obserwacyjnie.
Fraser: Czy masz jakieś obserwacje na temat zaplanowanych obserwacji?
Hartmann: Myślę, że chcielibyśmy spróbować wykonać dłuższe obserwacje długości fali, aby zobaczyć, gdzie kończy się dysk, ponieważ w tym zestawie obserwacji zasadniczo mówimy, że jest dysk, ale nie wiemy, jak to zrobić to jest duże. Pytanie brzmi: czy jest coś poza tym systemem, co mogłoby również zaburzać dysk. Może to być nawet potrójny system z tego, co wiemy, z bardzo szerszym towarzyszem, który ma niską masę i którego nie widzieliśmy. A to może naprawdę podważyć i przynajmniej uniemożliwić dyskowi koagulację planet. Kolejną rzeczą, którą próbujemy zrobić, jest to, że staramy się zidentyfikować inne takie systemy, które również mają 20 milionów lat i 30 milionów lat. Jeśli znajdziemy więcej tych rzeczy, po prostu zobaczmy, jak są one powszechne i czy wszystkie są binariami, lub co jest w nich wyjątkowego, co pozwala im przetrwać tak długo. Zasadniczo staramy się zobaczyć proces, w jaki dysk zamienia się w planety, ale oczywiście zajmuje to miliony lat, więc nie można tego śledzić - przynajmniej ja nie mogę tego zrobić. To jak robienie migawki populacji. Masz starszych ludzi, młodych ludzi, dzieci i tak dalej. I próbujesz wywnioskować, jak przebiega ewolucja od połączenia różnych elementów. A potem niektórzy ludzie są wielkoduszni, lub lepiej odżywieni, i mają inną kulturę lub cokolwiek innego, i próbujesz zobaczyć, jakie różne skutki mają na populację na podstawie tej migawki. Próba znalezienia innych podobnych systemów jest sposobem na przeprowadzenie eksperymentu, aby zobaczyć, co się stanie, jeśli masz znacznie szerszy układ podwójny, lub co się stanie, jeśli będzie to inna gwiazda masy w środku. Naprawdę nie możemy przeprowadzić eksperymentu, ale jeśli znajdziemy wystarczająco dużo różnych rodzajów takich obiektów, to natura przeprowadziła eksperyment w różnych miejscach i musimy po prostu wyjść i popatrzeć na to.
Odkrycie to zostało pierwotnie ogłoszone w Space Magazine 19 lipca 2005 r.
