Astronomai mėgsta stebėti tolimas jaunas žvaigždes, kai jos formuojasi. Žvaigždės gimsta iš molekulinio debesies, ir kai tik pakankamai debesyje esančių medžiagų susikaupia, suliejimas užsidega ir žvaigždė pradeda savo gyvenimą. Medžiagos, susidariusios dėl žvaigždės susidarymo, liekanos yra vadinamos žiediniu disku.
Žiediniame diske esanti medžiaga sukasi aplink dabar besisukančią žvaigždę, todėl ji susikaupia į atskiras planetas. Kai jame susiformuoja planetos, jos palieka spragas. Arba mes galvojame.
Viena iš labiausiai stebimų jaunų žvaigždžių vadinama HL Tauri. Jis yra Tauro žvaigždyne ir yra už maždaug 450 šviesmečių. „Atacama Large Millimeter Array“ (ALMA) užfiksavo gerai žinomą „HL Tauri“ vaizdą 2014 m. Šis vaizdas yra ryškiausias vaizdas, kurį kada nors padarė ALMA.
Nuo to laiko astronomai stebėjo kitas jaunas žvaigždes, taip pat rado spragų jų diskuose. Atminkite, kad ALMA, kaip sako jos pavadinimas, nėra matomos šviesos teleskopas. Žvaigždiniuose diskuose yra tiek daug dujų ir dulkių, kad matoma šviesa yra nenaudinga jų tyrimui. ALMA stebi šviesos bangas tarp infraraudonųjų ir radijo bangų, todėl ji gali matyti besisukančią dujų ir dulkių diską.
Naujame tyrime buvo apžvelgta 18 jaunų žvaigždžių ir jų diskų bei rasta įrodymų, kad 8 iš tų žvaigždžių turi tai, ką jos vadina „greičio svyravimais“, kurie gali reikšti, kad yra jaunos, dar besiformuojančios planetos. Tyrimas pavadintas „Devyni lokalizuoti nukrypimai nuo keplerio sukimosi DSHARP žiediniuose diskuose: kinematiniai įrodymai protoplanetams, rašantiems spragas“. Pagrindinis tyrimo autorius yra Christophe'as Pinte'as iš Monasho universiteto (Australija) ir Grenoblio Alpių universiteto (Prancūzija). Straipsnis paskelbtas „Astrophysical Journal Letters“.
Nors astronomai gali pamatyti žiedinių žvaigždžių diskų spragas, jie negali matyti planetų. Po daugelio metų bandymų su geriausiais pasaulyje teleskopais astronomai tik tiesiogiai pavaizdavo vieną egzoplanetą, esančią tarp vienos žvaigždės. Taigi, nors gali atrodyti akivaizdu, kad kūdikių planetos yra atsakingos ir nėra jokio kito būdo, kaip jos galėtų susiformuoti, tai vis tiek nėra įrodyta teorija. Šis naujas tyrimas padeda išsiaiškinti, kad bent kai kuriuos pastebėtus žiedinių diskų tarpus sukelia planetos.
Šiame tyrime buvo naudojami duomenys iš Disko substruktūrų esant dideliam kampui (DSHARP) projekto. DSHARP naudoja ALMA tyrinėdamas netoliese esančius ryškius žiedinius diskus (dar vadinamus protoplanetiniais diskais). Pasak svetainės, DSHARP yra sukurtas „įvertinti nedidelio masto substruktūrų paplitimą, formas, vietas, dydžius ir amplitudę disko medžiagos pasiskirstyme ir kaip jos gali būti susijusios su planetų formavimosi procesu“.
Yra ir kitų kandidatų paaiškinimų apie diskų spragas. Viena iš jų yra sniego linijos arba šalčio linijos. Žiediniame šiukšlių diske šalčio linija yra atstumas nuo žvaigždės, kur ji yra pakankamai šalta, kad lakieji lakštai užšaltų. Tai apima ne tik vandens ledus, bet ir amoniaką, metaną, anglies dioksidą ir kitus. Už šalčio linijos šios medžiagos užšąla į kietus ledo grūdus.
Kitas galimas šių spragų paaiškinimas yra dulkių grūdo sukepinimas. Tai yra tada, kai dulkės sutankėja į vientisą struktūrą per šilumą ir slėgį, bet neištirpdamos. Mokslininkų komanda šią idėją tyrė šiame dokumente.
Kiti kandidatai yra magnetohidrodinaminis poveikis, zoniniai srautai ir savaiminiai dulkių spąstai. Po 2014 m. ALMA atvaizdo apie HL Tauri ir jo žiedus tyrėjai paskelbė nemažai dokumentų, kuriuose pateikiami įrodymai, patvirtinantys visus šiuos galimus paaiškinimus.
Tačiau nė vienas iš jų nėra toks intriguojantis kaip kūdikių planetos paaiškinimas. Ir kadangi mes dabar žinome, kad dauguma, jei ne visos, žvaigždės talpina egzoplanetas, turi prasmę.
ALMA fotografuoja ne tik šias jaunas žvaigždes ir jų šiukšlių diskus. Jis naudojasi savo jėga tirdamas dujų pasiskirstymą diskuose. Žemiau pateiktas vaizdas yra iš naujo tyrimo. Tai palygina dujų pasiskirstymą penkiuose diskuose su to paties disko greičio matavimais.
Šio naujo tyrimo esmė yra tai, kas vadinama „greičio svyravimais“.
Žiedinis šiukšlių diskas aplink „HL Tauri“ ir kitas jaunas žvaigždes daugiausia pagamintas iš dujų ir sukasi. Besisukant, jo judėjimą reguliuoja Keplerio greitis. Keplerio greitis apibūdina, kaip medžiagos diskas turėtų judėti, kai jo centre dominuoja masyvus kūnas. Bet kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje, dujose yra trūkumų. Anot naujojo straipsnio autorių, šios giminės yra jaunų planetų įrodymai.
Iš popieriaus: „Įterptosios planetos trikdo Keplerio dujų srautą jų apylinkėse, sukeldamos spiralines bangas ties Lindblad rezonansu tiek jų orbitose, tiek išorėje“.
Mažiausiai vienai iš 20 jaunų žvaigždžių nutrūkęs srautas yra didelių dujų milžinų įrodymas: „Tikslūs sukimosi kreivių matavimai parodė, pavyzdžiui, radialinio slėgio gradientus ir vertikalius srautus, kuriuos greičiausiai lemia spragos, kurias Jupiteris išdrožė dujų paviršiaus tankyje. užmaskuoja HD 163296 disko planetas. “
Tyrimas pateikia daug tvirtų įrodymų, pagrindžiančių protoplanetas. Tačiau autoriai pripažįsta, kad gali būti ir kitų priežasčių. Vienas iš jų yra pačiuose duomenyse.
„Keli stebėjimo efektai ir fiziniai mechanizmai gali sukelti kanalų žemėlapiuose tokias savybes, kurios atrodo kaip greičio svyravimai“, - sako autoriai. „Akivaizdžiausias yra rekonstrukcijos procesas esant mažam signalo ir triukšmo santykiui, kuris dažnai sukelia nevienalytę emisiją, kurią galima klaidingai suprasti. Negalime atmesti galimybės, kad tokių artefaktų yra DSHARP duomenyse ... “
Tačiau jie ėmėsi priemonių šioms klaidoms pašalinti ir darbo pabaigoje pateikia keletą santraukų:
- „Mes radome devynis lokalizuotus (konkrečiam kanalui būdingus) greičio sutrikimus, rodančius ne Keplerio judesius, iš DSHARP stebėjimų 8 protoplanetiniuose diskuose iš 18 pasirinktų šaltinių.“
- „Įterptųjų planetų buvimas natūraliai paaiškintų tiek tęstinius žiedus, tiek dujų greičio nuokrypius nuo Keplerio sukimosi.“
- „Jei planetos iš tikrųjų yra atsakingos už šiuos preliminarius greičio svyravimus, jų masės turėtų būti Jupiterio masės dydžio.“
- Keliais atvejais autoriai negalėjo padaryti aiškių išvadų. „… Neatitikimas kituose diskuose ar kituose diskų tarpuose, kuriuose aptikome spragą, nebūtinai reiškia, kad nėra Jupiterio masinių planetų“.
Taigi mes jį turime. Šis kruopštus ir įdomus straipsnis skatina įgyvendinti mintį, kad žiedinių žvaigždžių šiukšlių diskų spragas iš tiesų sukelia kūdikių planetos.
Augant mūsų stebėjimo galiai ir pradėjus veikti tokiems teleskopams kaip Jamesas Webbas ir kiti, įrodymai greičiausiai taps įtikinamesni.
Bet moksle nežinai, kol nežinai.
Daugiau:
- Pranešimas spaudai: Teminis vaizdas: įrodymai, ar planetos yra diskuose?
- Tyrimo dokumentas: Devyni lokalūs nukrypimai nuo keplerio sukimosi DSHARP žiediniuose diskuose: kinematiniai įrodymai protoplanetams, rašantiems spragas
- Žurnalas „Kosmosas“: Pažvelkite į šią jaudinančią planetų formavimo diskų įvairovę aplink kitas žvaigždes
