Nauja teorija apie tai, kaip formuojasi planetos, randa stabilumo rojų, žiauriuose turbulencijose besisukančiose dujose, supančiose jauną žvaigždę. Šiose saugomose teritorijose planetos gali pradėti formuotis nesunaikintos. Teorija bus paskelbta vasario mėnesio žurnale „Icarus“.
„Tai yra dar vienas būdas pradėti kurti planetą. Tai sutampa su dviem pagrindinėmis planetų susidarymo teorijomis “, - teigė Richardas Durisenas, astronomijos profesorius ir šios katedros pirmininkas Indianos universiteto Bloomingtono mieste. Durisenas yra kompiuterių naudojimo lyderis planetos formavimui modeliuoti.
Stebėdami jo modeliavimą kompiuterio monitoriuje, nesunku įsivaizduoti, kad žvelgiate nuo žvilgsnio į tarpžvaigždinę erdvę ir stebite, kaip procesas iš tikrųjų vyksta.
Aplink centrinę žvaigždę sukasi žalias dujų diskas. Galų gale diske pradeda atsirasti geltonos spiralės rankos, nurodančios regionus, kur dujos tampa tankesnės. Tada pasirodo keli raudoni dėmeliai, iš pradžių tik užuominomis, bet po to palaipsniui stabiliau. Šie raudoni regionai yra dar tankesni, parodydami, kur kaupiasi dujų masės, kurios vėliau gali tapti planetomis.
Turbulentinės dujos ir besisukantys diskai yra matematinės konstrukcijos, naudojant hidrodinamiką ir kompiuterinę grafiką. Kompiuterio monitoriuje mokslininkų skaičiavimų rezultatai rodomi kaip spalvinga animacija.
„Tai yra dujų ir dulkių diskai, kuriuos astronomai mato aplink daugumą jaunų žvaigždžių, iš kurių susidaro planetos“, - paaiškino Durisenas. „Jie yra tarsi milžiniškas sūkurys, besisukantis aplink žvaigždę orbitoje. Iš mūsų disko suformuota mūsų pačių saulės sistema. “
Dabar mokslininkai žino apie daugiau kaip 130 planetų aplink kitas žvaigždes ir beveik visos jos yra bent jau tokios masyvios kaip Jupiteris. „Dujų milžiniškos planetos yra labiau paplitusios, nei mes galėjome numanyti net prieš 10 metų“, - sakė jis. „Gamta gana gerai gamina šias planetas“.
Pasak Duriseno, raktas į supratimą, kaip sudaromos planetos, yra reiškinys, vadinamas gravitaciniu nestabilumu. Mokslininkai ilgai galvojo, kad jei aplink žvaigždes esantys dujų diskai yra pakankamai masyvūs ir pakankamai šalti, įvyksta šie nestabilumai, dėl kurių disko sunkio jėgos gali perpildyti dujų slėgį ir disko dalys gali susitraukti ir sudaryti tankius gumulėlius, kurie gali tapti planetomis.
Tačiau gravitaciniu požiūriu nestabilus diskas yra žiauri aplinka. Sąveika su kita disko medžiaga ir kiti gumulėliai gali mesti potencialią planetą į centrinę žvaigždę arba visiškai ją atitrūkti. Jei planetos turi susiformuoti nestabiliame diske, joms reikia labiau apsaugotos aplinkos, ir Durisenas mano, kad tokią rado.
Kai vyksta jo modeliavimas, diske susidaro dujų žiedai nestabilios srities krašte ir jie tampa tankesni. Jei žiede kaupiančios kietosios dalelės greitai pereitų į žiedo vidurį, planetos šerdis galėtų susiformuoti daug greičiau.
Svarbus laiko faktorius. Pagrindinis iššūkis, su kuriuo susiduria Durisenas ir kiti teoretikai, yra neseniai astronomų atradimas, kad milžiniškos dujų planetos, tokios kaip Jupiteris, gana greitai susiformuoja pagal astronominius standartus. Jie turi - kitaip jiems reikalingų dujų nebebus.
„Astronomai dabar žino, kad didžiuliai dujų diskai aplink jaunas žvaigždes per kelis milijonus metų paprastai praeina“, - teigė D. Durisenas. „Taigi tai yra galimybė pasidaryti planingas dujas turinčias dujas. Jupiteris ir Saturnas bei aplink kitas žvaigždes paplitusios planetos yra visi dujų milžinai. Tos planetos turi būti pagamintos per šį kelių milijonų metų langą, kai aplinkui vis dar yra didelis kiekis dujų disko. “
Šis greičio poreikis sukelia problemų bet kuriai laisvalaikio planavimo formų teorijai, pavyzdžiui, pagrindinei akordo teorijai, kuri dar neseniai buvo standartinis modelis.
„Pagal pagrindinę akrecijos teoriją dujų milžiniškų planetų formavimasis pradedamas tokiu procesu, kuris panašus į tokių planetų, kaip Žemė, kaupimąsi“, - paaiškino Durisenas. „Kieti daiktai atsitrenkia vienas į kitą ir prilimpa ir auga. Jei kietas objektas padidėja maždaug 10 kartų daugiau nei Žemės masė, o aplinkui yra ir dujų, jis tampa pakankamai masyvus, kad gravitacijos būdu galėtų patraukti daug dujų. Kai tai įvyks, jūs sparčiai augsite dujų milžinės planetoje. “
Problema ta, kad norint suformuoti tvirtą branduolį, reikia daug laiko - nuo maždaug 10 milijonų iki 100 milijonų metų. Teorija gali būti naudojama Jupiteriui ir Saturnui, bet ne dešimčiai planetų aplink kitas žvaigždes. Daugelis šių kitų planetų turi kelis kartus didesnę Jupiterio masę, ir labai sunku pasidaryti tokias milžiniškas planetas pagal branduolį.
Teorija, kad gravitacinis nestabilumas gali sudaryti dujų milžiniškas planetas, pirmą kartą buvo pasiūlyta daugiau nei prieš 50 metų. Neseniai jis atgaivintas dėl problemų, susijusių su pagrindine kirčiavimo teorija. Idėja, kad didžiulės dujų masės staiga suskyla dėl gravitacijos ir sudaro tankų objektą, galbūt tik per keletą orbitų, tikrai tinka esamam laiko tarpui, tačiau jis turi tam tikrų savo problemų.
Pagal gravitacinio nestabilumo teoriją, spiralinės rankos susiformuoja dujų diske ir paskui suskaidomos į grupes, esančias skirtingose orbitose. Šie gumulėliai išgyvena ir auga didesni, kol aplink juos susiformuoja planetos. Durisenas modeliuodamas mato šiuos gumulėlius, tačiau jie neilgai trunka.
„Kumeliai skraido aplink, šlyja ir formuojasi, ir vėl ir vėl sunaikinami“, - sakė jis. „Jei gravitacinis nestabilumas yra pakankamai stiprus, spiralinė ranka sulaužys gumulus. Kyla klausimas, kas su jais atsitiks? “
Straipsnio bendraautoriai yra TV doktorantė Kai Cai ir du buvę Duriseno studentai: Annie C. Mejia, Vašingtono universiteto astronomijos katedros doktorantė; ir Megan K. Pickett, fizikos ir astronomijos docentas, Purdue universiteto Kalumetas.
Originalus šaltinis: Indianos universiteto informacinis leidinys
