Diverse

Astronomii dezvăluie cele mai tinere structuri ale planetei pe care le-am văzut până acum

Astronomii dezvăluie cele mai tinere structuri ale planetei pe care le-am văzut până acum
Sursa: Google

Stelele se nasc pe măsură ce norii denși de material interstelar se prăbușesc sub propria lor gravitație, învârtindu-se în discuri plate care în cele din urmă se transformă în stele mici. Acum, pentru prima dată, au fost detectate indicii de formare a planetei în jurul unei protostele atât de tinere, încât norul de praf și gaz rămas se prăbușește încă în ea, iar discul încă se formează. Aceasta este cea mai timpurie detectare a unor astfel de structuri într-un inel protostelar și sugerează că formarea planetei începe mai devreme decât am crezut, înainte ca sistemul născut să aibă o vechime de 500.000 de ani.

Tânărul protostar se numește IRS 63 și este la 470 de ani lumină distanță în regiunea de formare a stelelor Rho Ophiuchi. O pepinieră stelară în care praful este suficient de gros pentru a forma aglomerările care se vor învârti, care vor forma în cele din urmă stele. IRS 63 se află în clasa I a procesului de formare a stelelor, vechi de mai puțin de jumătate de milion de ani. A trecut de faza principală de acumulare și are cea mai mare parte a masei sale finale; strălucind puternic în lungimi de undă milimetrice, este, de asemenea, una dintre cele mai strălucitoare protostele din clasa sa.

În plus, IRS 63 are un disc mare, care se extinde la aproximativ 50 de unități astronomice. Aceste proprietăți, împreună cu apropierea sa, fac din obiect o țintă excelentă pentru studierea formării stelelor și a planetelor. Folosind matricea Atacama Large Millimetre/submilimetru din Chile. Un radiotelescop cu o experiență excelentă de detectare a formării timpurii a planetei – o echipă condusă de astronomul Dominique Segura-Cox de la Institutul Max Planck pentru fizică extraterestră din Germania a analizat mai îndeaproape stea și norul prăfuit din jurul ei.

Acolo, în discul învârtit, echipa a găsit o surpriză: două lacune concentrice întunecate centrate în jurul protostelului. Ceea ce astronomii consideră a fi un semn al formării planetei. Formarea planetei este un proces slab înțeles. Cel mai popular model este acumularea de bază – granule de praf în disc care se acumulează treptat, mai întâi lipindu-se împreună electrostatic, apoi gravitațional pe măsură ce corpul crește din ce în ce mai mult. Pe măsură ce acest lucru se întâmplă, protoplaneta ridică tot materialul de-a lungul căii sale orbitale, creând un decalaj în discul circumstelar.

Astfel de goluri au fost detectate în aproape toate discurile pe care le-am imaginat cu o rezoluție suficient de mare. Dar există o mare problemă cu modelul – este nevoie de foarte mult timp pentru ca planetele să se formeze în acest fel, iar discurile protostelare mai vechi de aproximativ 1 milion de ani nu par să aibă suficient material pentru a forma populația cunoscută de exoplanete. Astronomii au găsit peste 35 de sisteme protostelare de clasa a II-a în jurul vârstei de 1 milion de ani care și-au pierdut norii mari de praf, dar au încă discuri protostelare și prezintă lacune pronunțate în sport. Faptul că au decalaje atât de bine dezvoltate la doar 1 milion de ani, sugerează că procesul de formare a planetei este în plină desfășurare până când stelele sunt de această epocă.

Dacă structurile detectate de Segura-Cox și echipa ei sunt create de planete, aceasta ar susține această idee și ar oferi o soluție la problema lipsei de masă în discul protostelar.

„Măsurătorile recente ale masei de praf ale discurilor de clasa II indică, de asemenea, că epuizarea observată a prafului ar putea fi explicată dacă o masă substanțială este blocată în planetesimale pe scări temporale mai mici de 0,1 până la 1 milion de ani”, au scris cercetătorii în lucrarea lor.

În comparație cu golurile din aceste discuri de clasa II, golurile din discul din jurul IRS 63 au un contrast mai mic, sugerând că acestea conțin mai mult material. Prin urmare, protoplanetele presupuse din golurile menționate se află într-un stadiu mai devreme de dezvoltare. Echipa a calculat, de asemenea, potențialele mase protoplanetare necesare pentru a provoca golurile pe care le-au văzut. Decalajul mai apropiat de stea, la o distanță de 19 unități astronomice, ar fi trebuit creat de un obiect de 0,47 ori mai mare decât masa lui Jupiter. Decalajul mai îndepărtat, la 37 de unități astronomice, ar fi trebuit să fie sculptat de un obiect de 0,31 ori masa lui Jupiter.

Aceste mase sunt limitele superioare, dar chiar și estimările inferioare ar fi deja corpuri substanțial mari – Pământul este de 0,003 ori masa Jupiterului. Acest lucru este neașteptat, deoarece există bariere semnificative în modelele noastre planetare în calea unei acreții atât de rapide.

O explicație alternativă, observă cercetătorii, este că planetele nu au început încă să se formeze. În schimb, golurile ar putea fi create de un fenomen cunoscut sub numele de deriva radială: gazul din disc creează rezistență, ceea ce face ca particulele de praf și roci să piardă impulsul unghiular și să înceapă să se îndrepte spre stea. Aceasta este de fapt considerată o barieră în calea formării planetei, deoarece planeta trebuie să se formeze mai repede decât deriva radială.

Dar densitatea gazului nu este neapărat uniformă, iar un maxim local în densitatea radială a suprafeței gazului poate forma o „capcană” pentru praf. Deci, este posibil ca golurile să fie create de praful care migrează spre interior, iar inelele mai dense din disc sunt aceste capcane maxime de presiune a gazului. Conform acestei interpretări, aceste inele groase și prăfuite ar putea obține rapoarte mai mari praf/gaz, rezultând zone de acreție accelerată. Deci sunt ca protoprotoplanete. Oricum ar fi, ceea ce a observat echipa în discul din jurul IRS 63 este probabil rezultatul formării planetei. Plasând începuturile procesului pe o cronologie mult mai timpurie decât am văzut până acum.

„Chiar și în cel mai conservator caz [..] aceste caracteristici sunt indicații ale prafului care începe să se acumuleze la anumite raze în disc. Este probabil ca structura discului să aibă un efect asupra evoluției planetei începând cu începutul procesului de formare a stelelor. Protostele de clasa I rămân încorporate într-un plic mai mare de gaz și praf, care poate umple discul pe măsură ce materialul este acumulat, indicând faptul că dacă formarea planetei în discul IRS 63 a început deja, atunci este probabil ca planetele și protostele să crească și să evolueze împreună din primele timpuri.”