"Ooompah, loompah, burácející rez ... ALMA najde komety skrývající se v prachu." Podle mnoha studií posledních let astronomové vědí, že planety jsou všude kolem hvězd. Nyní, díky jednomu sladkému dalekohledu, Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), věda učinila velký krok vpřed v pochopení toho, jak se může drobná prachová zrna v protoplanetárním disku jednoho dne vyvinout do většího formátu.
O něco méně než 400 světelných let od Země je mladistvá sluneční soustava katalogizovaná jako Oph IRS 48. V obrazech pořízených z jejích vnějších perimetrů astronomové zachytili zásadní stopu ve svých vířících se prachech - srpkovitá oblast zvaná „ lapač prachu “. Vědci cítí, že tato oblast může být ochranným kokonem, který umožňuje tvarování skalních útvarů. Proč je takový region důležitý? Je to faktor rozbíjení. Když se astronomové pokoušejí modelovat prach na skalní útvary, zjistili, že částice se samodestrukují… buď narážením do sebe, nebo vtažením do centrální hvězdy. Aby mohli postupovat kolem určité velikosti, musí prostě mít oblast ochrany, která jim umožní růst.
"V dlouhém řetězci událostí existuje velká překážka, která vede od drobných prachových zrn k objektům velikosti planety," řekl Til Birnstiel, výzkumný pracovník v Harvard-Smithsonianově centru pro astrofyziku v Cambridge, Massachusetts a spoluautor příspěvek publikovaný v časopise Science. "V počítačových modelech tvorby planety musí prachová zrna růst z submikronových velikostí na objekty až desetkrát větší než Země během pouhých několika milionů let." Jakmile se však částice dostatečně zvětší, začnou rychle nabírat a buď se srazí, pošlou je zpět na druhou, nebo se pomalu unášejí dovnitř a brání dalšímu růstu. “
Kde se tedy může skrýt novorozená planeta, kometa nebo asteroid? Nienke van der Marel, studentka doktorského studia na Leidenově observatoři v Nizozemsku, a hlavní autorka článku, pomocí ALMA spolu se svými spolupracovníky podrobně prozkoumala Oph IRS 48 a objevila torus plynu s centrální otvor. Tato nepřítomnost prachových částic se velmi lišila od dřívějších výsledků zaznamenaných na velmi velkém dalekohledu ESO.
"Zpočátku nás tvar prachu v obraze úplně překvapil," říká van der Marel. "Místo kroužku, který jsme očekávali, jsme našli velmi jasný tvar kešu ořechů!" Museli jsme se přesvědčit, že tato vlastnost je skutečná, ale silný signál a ostrost pozorování ALMA nezanechaly pochybnosti o struktuře. Pak jsme si uvědomili, co jsme našli. “
Překvapení? To se vsaď. Tým, který odkryl, byla oblast, kde velká prachová zrna zůstala v zajetí a mohla pokračovat v nabírání hmoty, protože stále více a více zrn se srazilo a roztavilo. Zde byla „past na prach“, kterou teoretici předpovídali.
Načítání hráče ...
Co to tedy znamená? Udržování prachových zrn pohromadě a formování vyžaduje vír - oblast vysokého tlaku, která je chrání. K vytvoření tohoto víru musí být přítomen velký objekt, buď doprovodná hvězda, nebo obří plyn. Stejně jako loď prosáklá vodami naplněnými řasami, sekundární objekt v planetárním disku by za sebou vyčistil cestu a vytvořil kritické víry a víry, které jsou potřebné k vytvoření lapače prachu. Zatímco předchozí studie Oph IRS 48 odhalily tuhý kruh oxidu uhelnatého kombinovaného s prachem, nebyla pozorována žádná „past“. To však neznamená, že pozorování bylo negativní. Astronomové také odhalili mezeru mezi vnitřní a vnější částí sluneční soustavy - vodítko k přítomnosti potřebného velkého těla.
Podmínky byly vhodné pro případný lapač prachu. Zadejte ALMA. Nyní vědci mohli vidět plynná i větší prachová zrna současně. Tato nová pozorování vedla k objevu, který žádný jiný dalekohled dosud neodhalil ... výklenek ve vnější části disku.
Jak vysvětluje van der Marel: „Je pravděpodobné, že se díváme na určitý druh továrny na komety, protože podmínky jsou vhodné pro růst částic z milimetru na velikost komety. Prach pravděpodobně nebude v této vzdálenosti od hvězdy tvořit planety plné velikosti. Ale v blízké budoucnosti bude ALMA schopen pozorovat lapače prachu blíže k jejich mateřským hvězdám, kde fungují stejné mechanismy. Takové lapače prachu by byly opravdu kolébkami pro nově narozené planety. “
Když větší částice migrují do oblastí s vyšším tlakem, vytváří se prachový sifon. K ověření jejich zjištění vědci použili počítačové modelování, aby ukázali, že vysokotlaká oblast může vzniknout z pohybu plynu na okrajích otvoru. Shoduje se s pozorováním disku Oph IRS 48.
„Kombinace modelovací práce a vysoce kvalitních pozorování ALMA dělá tento jedinečný projekt,“ říká Cornelis Dullemond z Institutu pro teoretickou astrofyziku v německém Heidelbergu, který je odborníkem na vývoj prachu a modelování disků, a člen týmu . "V době, kdy tato pozorování byla získána, jsme pracovali na modelech, které přesně předpovídají tyto struktury: velmi náhoda."
"Tato struktura, kterou vidíme s ALMA, by mohla být zmenšena tak, aby představovala, co se může dít ve vnitřní sluneční soustavě, kde by se vytvořilo více skalních planet podobných Zemi," řekl Birnstiel. "V případě těchto pozorování však můžeme vidět něco analogického formování Kuiperova pásu nebo Oortova oblaku naší Slunce, oblasti naší sluneční soustavy, kde se věří, že vznikají komety."
Stejně jako továrna snů našeho dětství, ALMA je stále ve výstavbě. Tato jedinečná pozorování byla přijata s přijímači ALMA Band 9 - evropskou přístrojovou technikou, která umožňuje ALMA dodat dosud nejostřejší a nejpodrobnější obrázky.
"Tato pozorování ukazují, že ALMA je schopna poskytovat transformační vědu, a to i při použití méně než poloviny celé řady," říká Ewine van Dishoeck z observatoře Leiden, která je hlavním přispěvatelem do projektu ALMA více než 20 let . "Neuvěřitelný skok v citlivosti i ostrosti obrazu v pásmu 9 nám dává možnost studovat základní aspekty formování planety způsoby, které dříve předtím nebylo možné."
Původní zdroj příběhu: ESO News Release. Pro další čtení: NRAO News Release.
