Teorie toho, jak se planety tvoří, je pro vědce něco trvalého tajemství. Zatímco astronomové mají docela dobré znalosti o tom, odkud pocházejí planetární systémy - tj. Protoplanetární disky prachu a plynu kolem nových hvězd (aka. „Nebular Theory“) - úplné pochopení toho, jak se tyto disky nakonec stanou dostatečně velkými objekty, aby se zhroutily pod vlastní gravitace zůstala nepolapitelná.
Ale díky nové studii týmu vědců z Francie, Austrálie a Velké Británie se zdá, že chybějící kousek skládačky se konečně našel. Pomocí řady simulací tito vědci ukázali, jak jsou „lapače prachu“ - tj. Regiony, ve kterých se fragmenty oblázkové velikosti mohou shromažďovat a držet pohromadě - dostatečně běžné, aby umožnily tvorbu planetesimálů.
Jejich studie s názvem „Self-Induced Dust Traps: Překonávání bariér formace planety“, se nedávno objevila v USA Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti.Tým vedl Dr. Jean-Francois Gonzalez - z Lyonského astrofyzikálního výzkumného střediska (CRAL) ve Francii.
Až donedávna byl proces, kterým se protoplanetární disky prachu a plynu agregují, aby vytvořil objekty velké velikosti, a proces, kterým planetesimály (objekty, které mají průměr sto metrů nebo více), tvoří planetární jádra. Proces, který tyto dva mosty přemosťuje - kamínky se spojují a vytvářejí planetesimály - však zůstává neznámý.
Součástí problému byla skutečnost, že sluneční soustava, která byla po staletí jediným referenčním rámcem, vznikla před miliardami let. Ale díky nedávným objevům (3453 potvrzených exoplanet a počítání) měli astronomové spoustu příležitostí studovat další systémy, které jsou v různých stádiích formace. Jak vysvětlil Dr. Gonzalez v tiskové zprávě Royal Astronomical Society:
"Až dosud jsme se snažili vysvětlit, jak se oblázky mohou spojit a vytvářet planety, a přesto jsme objevili obrovské množství planet na oběžné dráze kolem jiných hvězd." To nás přimělo přemýšlet o tom, jak vyřešit toto tajemství. “
V minulosti se astronomové domnívali, že „lapače prachu“, které jsou nedílnou součástí formování planety, mohou existovat pouze v určitých prostředích. V těchto vysokotlakých oblastech jsou velká zrna prachu zpomalena do bodu, kdy jsou schopna se spojit. Tyto regiony jsou nesmírně důležité, protože působí proti dvěma hlavním překážkám planetární formace, kterými jsou kolize tažení a vysokorychlostní kolize.
Drag je způsoben účinkem plynu na prachová zrna, která způsobí, že se zpomalí a nakonec se unáší do centrální hvězdy (kde se spotřebovávají). Pokud jde o vysokorychlostní srážky, toto způsobuje, že se velké kamínky rozbíjejí do sebe a rozpadají se, čímž se zvrací proces agregace. Proto jsou nutné lapače prachu, aby bylo zajištěno, že prachová zrna jsou zpomalena jen natolik, aby se navzájem nezničily, když se srazí.
Aby Gonzalez a jeho kolegové viděli, jak běžné jsou tyto lapače prachu, provedli řadu počítačových simulací, které zohlednily, jak by prach v protoplanetárním disku mohl působit na plynnou složku - což je proces známý jako „zpětná reakce aerodynamického tažení“ “. Zatímco plyn má obvykle zadržovací vliv na prachové částice, zejména u prašných prstenců, opak může být pravdou.
Tento účinek byl astronomy až do nedávné doby do značné míry ignorován, protože je obecně zanedbatelný. Jak však tým poznamenal, jedná se o důležitý faktor protoplanetárních disků, o nichž je známo, že jsou neuvěřitelně prašná prostředí. V tomto scénáři je účinkem zpětné reakce zpomalení dovnitř se pohybujících prachových zrn a tlačení plynu ven tam, kde tvoří vysokotlaké oblasti - tj. „Lapače prachu“.
Jakmile tyto efekty započítali, jejich simulace ukázaly, jak se planety tvoří ve třech základních fázích. V první fázi se zrnka prachu zvětšují a pohybují se směrem k centrální hvězdě. Ve druhém se nyní hromadí a zpomalují nyní větší oblázková zrna. Ve třetí a poslední fázi je plyn tlačen ven zpětnou reakcí, čímž se vytvářejí oblasti sifonu prachu, kde se hromadí.
Tyto pasti pak umožňují oblázkům agregovat se do podoby planetesimálů a nakonec planet světově velkých. S tímto modelem mají nyní astronomové solidní představu o tom, jak planetární formace přechází z prašných disků na planetesimály, které se spojují. Kromě řešení klíčové otázky o tom, jak vznikla sluneční soustava, by se tento výzkum mohl ukázat jako nezbytný při studiu exoplanet.
Pozemní a vesmírné observatoře již zaznamenaly přítomnost tmavých a jasných prstenců, které se tvoří v protoplanetárních discích kolem vzdálených hvězd - které jsou považovány za lapače prachu. Tyto systémy by mohly poskytnout astronomům šanci otestovat tento nový model, protože sledují, jak se planety pomalu přibližují. Gonzalez uvedl:
"Byli jsme nadšeni, když jsme zjistili, že se správnými přísadami se mohou lapače prachu tvořit spontánně v širokém spektru prostředí." Jedná se o jednoduché a robustní řešení dlouhodobého problému formování planety. “
