Kitų mūsų galaktikos planetų medžioklė per pastaruosius kelis dešimtmečius įkaitė: 3886 planetos buvo aptiktos 2886 sistemose, o dar 2898 kandidatai laukia patvirtinimo. Nors šių planetų atradimas mokslininkus išmokė daug apie mūsų galaktikoje egzistuojančių planetų rūšis, vis tiek dar nežinome apie planetų formavimosi procesą.
Atsakydama į šiuos klausimus, tarptautinė komanda neseniai pasinaudojo „Atacama Large Millimeter / submillimeter Array“ (ALMA), kad atliktų pirmąjį didelio masto ir didelės raiškos protoplanetinių diskų, esančių aplink netoliese esančias žvaigždes, tyrimą. Ši programa, vadinama aukšto kampo skyros projektu (DSHARP), disko posistemiais, iš šios programos davė aukštos raiškos vaizdus iš 20 netoliese esančių sistemų, kur dulkės ir dujos formavo naujas planetas.
Jų rezultatai buvo pasidalyti iš dešimties straipsnių, kurie bus pateikti specialiajame leidinyje, serijoje Astrofizinių žurnalų laiškai. Į atsakingą komandą buvo įtraukti nariai iš Harvardo Smithsoniano astrofizikos centro (CfA), jungtinės ALMA observatorijos ir daugelio observatorijų, tyrimų institutų ir universitetų.
Kiekvienu atveju DSHARP tyrėjai pastebėjo, kad diske yra spragų, esančių toli nuo centrinės žvaigždės ir, atrodo, atitraukiančios vidinę ir išorinę disko dalis. Gauti žiedai taip pat buvo tankiai supakuoti arba suformuotos plonesnėmis juostomis, atsižvelgiant į jų atstumą nuo žvaigždės. Šie modeliai, jų teigimu, gali būti dėl nematyto planetinio palydovo, kuris trikdo diską.
Kita galimybė yra tai, kad disko struktūros patiria visuotinį nestabilumą, panašų į tą, kuris pastebimas spiralinėse galaktikose (pvz., Paukščių Take). Pasak tyrinėtojų, labiausiai įtikinamas paaiškinimas yra tas, kad išorės diskuose daugiausia formuojasi didelės planetos (tokios kaip dujų milžinai), o tai rodytų, kad planetų formavimasis vyksta daug greičiau, nei leidžia dabartinės teorijos apie planetų susidarymą.
Šis galimas paaiškinimas taip pat padėtų paaiškinti, kaip arčiau savo žvaigždžių esančios sausumos planetos (t. Y. Uolingos ir panašaus dydžio į Žemę) gali išgyventi ankstyvosiose jų formavimosi stadijose. Seanas Andrewsas, Harvardo-Smithsoniano astrofizikos centro (CfA) astronomas ir vienas iš ALMA stebėtojų kampanijos vadovų *, NRAO pranešime spaudai paaiškino šių išvadų svarbą:
„Šios mėnesių trukmės stebėjimo kampanijos tikslas buvo ieškoti protoplanetinių diskų struktūrinių bendrumų ir skirtumų. Nepaprastai ryški ALMA vizija atskleidė anksčiau nematytas struktūras ir netikėtai sudėtingus modelius. Mes matome atskiras detales aplink platų įvairių masių jaunų žvaigždžių asortimentą. Labiausiai įtikinamas šių labai įvairių, nedidelio masto ypatybių aiškinimas yra tas, kad yra nematytų planetų, sąveikaujančių su disko medžiaga. “
Pagal pagrindinius planetų formavimo modelius, planetos gimsta palaipsniui kaupiant dulkes ir dujas protoplanetiniame diske. Tai prasideda nuo dulkių grūdelių, susiliejančių į didesnes ir didesnes uolienas, kol atsiras asteroidai, lėktuvai, modeliai ir planetos. Manoma, kad šis procesas užtruks milijonus metų, o tai reiškia, kad protoplanetiniai diskai senesnėse sistemose turės didesnį matomumą.
Tačiau ankstyvieji ALMA stebėjimai parodė, kad daugelis jaunų protoplanetinių diskų struktūrų buvo aiškiai apibrėžtos, pavyzdžiui, žiedai ir tarpai. Šios savybės paprastai siejamos su planetų buvimu ir buvo aptinkamos keliose sistemose, kurios buvo tik vieno milijono metų senumo. Kaip paaiškino CfA magistrantė ir tyrimų komandos narė Jane Huang:
„Buvo nustebęs pamatęs galimus planetos formavimo ženklus jau pirmuosiuose didelės raiškos jaunų diskų vaizduose. Svarbu išsiaiškinti, ar tai buvo anomalijos, ar tie parašai buvo paplitę diskuose. “
Kadangi ankstyvasis mėginių rinkinys buvo toks mažas, DSHARP kampanija buvo skirta stebėti kitus protoplanetinius diskus palyginimui. Kadangi yra žinoma, kad dulkių dalelės švyti milimetro bangos ilgyje, kampanijos komanda galėjo panaudoti ALMA matricą, kad tiksliai nustatytų dulkių juostų tankio pasiskirstymą aplink jaunų žvaigždžių sistemas ir (priklausomai nuo žvaigždės atstumo) žemėlapio ypatybėms apibūdinti kaip mažas kaip keli astronominiai vienetai.
Galų gale, tyrimo grupė nustatė, kad daugelis substruktūrų (t. Y. Koncentriniai tarpai ir siauri žiedai) buvo būdingi beveik visiems diskams, tuo tarpu stambesnių formų spiralės ir panašios į lanką savybės buvo retesnės. Jie taip pat nustatė, kad diskai ir tarpai buvo dideliu atstumu nuo jų priimančiųjų žvaigždžių - nuo kelių AS iki daugiau nei šimto.
Kaip minėta, šie pastebėjimai galėtų padėti išspręsti nesibaigiančią paslaptį, kai kalbama apie planetų susidarymo teorijas. Tiksliau, astronomai pasidomėjo, kaip galėtų formuotis planetos, kai dėl sklandaus protoplanetinio disko dinamikos bet koks kūnas, kurio skersmuo didesnis nei centimetras, patektų į jo pagrindinę žvaigždę. Tokiomis aplinkybėmis uolienų, didesnių už asteroidą, objektų neturėtų būti.
Iš esmės, tankūs dulkių žiedai, kuriuos stebėjo komanda, diske sukeltų pasipiktinimą, o tai galėtų sukurti zonas, kuriose plokštuminiai modeliai būtų saugūs ir turėtų laiko, reikalingo jiems išaugti į planetas. Kaip nurodė Čilės universiteto mokslo darbuotoja ir tyrimo komandos narė Laura Perezas:
„Kai ALMA iš tikrųjų atskleidė savo galimybes naudodamas savo ikoninį HL Tau įvaizdį, mes turėjome pasidomėti, ar tai nebuvo pašalinė priemonė, nes diskas buvo palyginti didelis ir jaunas. Šie naujausi pastebėjimai rodo, kad, nors ir stebinantis, HL Tau yra toli gražu neįprastas ir iš tikrųjų gali parodyti normalią planetų evoliuciją aplink jaunas žvaigždes. “
Šis tyrimas parodo, kokią galią šiandien turi pažangiausi instrumentai ir mokslinis bendradarbiavimas. Dėl galimybės pamatyti daugiau ir pamatyti toliau, mokslininkai kaip niekad anksčiau sugebėjo išbandyti astronomijos teorijas. Proceso metu patvirtinamos ir ginčijamos mūsų pagrindinės mintys apie tai, kaip atsirado Visata.
NRAO Outreach programos dėka mėgaukitės šia animacija, kaip atrodo protoplanetinis diskas:
* Kiti ALMA stebėjimo kampanijos vadovai yra Andrea Isella iš Rice universiteto, Laura Pérez iš Čilės universiteto ir Cornelis Dullemond iš Heidelbergo universiteto.
