Potraga za drugim planetima u našoj galaksiji zahuktala je u posljednjih nekoliko desetljeća, pri čemu je otkriveno 3869 planeta u 2.886 sustava, a još 2.898 kandidata čekaju potvrdu. Iako je otkriće ovih planeta naučilo znanstvenike o vrstama planeta koje postoje u našoj galaksiji, još uvijek ne možemo znati puno o procesu planetarne formacije.
Da bi odgovorio na ta pitanja, međunarodni tim nedavno je koristio niz milimetara / submilimetara (ALMA) Atacama za provođenje prvog opsežnog istraživanja protoplanetarnih diskova visoke rezolucije oko obližnjih zvijezda. Poznat kao Podstrukture diska pri projektu visoke kutne razlučivosti (DSHARP), ovaj je program dao slike visoke rezolucije 20 obližnjih sustava u kojima su prašina i plin bili u procesu formiranja novih planeta.
Njihovi su rezultati podijeljeni u seriji od deset radova koji su postavljeni u posebnom broju Astrofizički časopis Pisma, Odgovorni tim uključivao je članove Harvard Smithsonian Centra za astrofiziku (CfA), Zajedničke opservatorije ALMA i više opservatorija, istraživačkih instituta i sveučilišta.
Istraživači DSHARP-a u svakom su slučaju primijetili prisutnost praznina na disku koje su bile udaljene od središnje zvijezde i činilo se da razgrađuju unutarnji i vanjski dio diska. Rezultirajući prstenovi također su bili gusto nabijeni ili oblikovani tanji zavoji, ovisno o njihovoj udaljenosti od zvijezde. Ti bi obrasci, naglasili, mogli biti rezultat nevidljivog planetarnog pratilaca koji probija disk.
Druga je mogućnost da su diskovne strukture podložne globalnoj nestabilnosti koja je slična onima koje se vide u spiralnim galaksijama (poput Mliječnog puta). Prema istraživačima, najuvjerljivije objašnjenje je da se velike planete (poput plinskih divova) formirale pretežno u vanjskim dosezima diskova, što bi ukazivalo da se formiranje planeta događa mnogo brže nego što to dopuštaju trenutne teorije o formiranju planeta.
Ovo moguće objašnjenje također bi pomoglo objasniti koliko su zemaljske planete (tj. Stjenovite i slične Zemlji) koje tvore bliže svojim zvijezdama sposobne preživjeti rane faze svog formiranja. Sean Andrews, astronom iz Centra za astrofiziku Harvard-Smithsonian (CfA) i jedan od vođa * kampanje za promatranje ALMA-e, objasnio je značaj tih nalaza u priopćenju NRAO-a:
„Cilj ove višemjesečne promatračke kampanje bio je traženje strukturnih zajedničkih razlika i razlika u protoplanetarnim diskovima. Izuzetno oštar vid ALMA-e otkrio je prethodno nevidljive strukture i neočekivano složene obrasce. Vidimo različite detalje oko širokog asortimana mladih zvijezda raznih masa. Najuvjerljivija interpretacija ovih vrlo raznolikih značajki malih dimenzija je da postoje nevidljivi planeti koji međusobno djeluju s materijalom diska. "
Prema vodećim modelima formiranja planeta, planeti se rađaju postupnim nakupljanjem prašine i plina unutar protoplanetarnog diska. Ovo započinje zrncima prašine koji se skupljaju kako bi tvorili veće i veće stijene dok se ne pojave asteroidi, planestesimals i planeti. Smatra se da bi taj proces trajao milijune godina, što znači da bi protoplanetarni diskovi u starijim sustavima bili pod utjecajem veće vidljivosti.
Međutim, rana zapažanja koja je provela ALMA pokazala su da mnogi mladi protoplanetarni diskovi imaju dobro definirane strukture poput prstenova i pukotina. Te su karakteristike obično povezane s prisutnošću planeta, a pronađene su čak i u nekoliko sustava starijih samo milijun godina. Kao što je objasnila Jane Huang, studentica poslijediplomske studije na CfA-u i članica istraživačkog tima:
„Bilo je iznenađujuće vidjeti moguće potpise formiranja planeta na prvim slikama mladih diskova visoke rezolucije. Bilo je važno otkriti jesu li to anomalije ili su ti potpisi bili uobičajeni na diskovima. "
Budući da je rani skup uzoraka bio tako mali, kampanja DSHARP montirana je za promatranje ostalih protoplanetarnih diskova radi usporedbe. Budući da se zna da čestice prašine svijetle u milimetarskoj valnoj duljini, tim kampanje uspio je upotrijebiti niz ALMA za precizno mapiranje raspodjele gustoće pojasa prašine oko sustava mladih zvijezda i (ovisno o udaljenosti zvijezde) mapirati značajke kao mali kao nekoliko astronomskih jedinica.
Na kraju, istraživački tim otkrio je da su mnoge potkonstrukcije (tj. Koncentrične praznine i uski prstenovi) zajedničke gotovo svim diskovima, dok su spiralni uzorci i svojstva slična luku bili rijetki. Otkrili su i da su diskovi i praznine prisutni na velikom udaljenostu od zvijezda domaćina - u rasponu od nekoliko AU do više od stotinu.
Kao što je napomenuto, ova bi promatranja mogla pomoći razriješiti trajnu misteriju kada je u pitanju teorija o formiranju planeta. Naime, astronomi su se pitali kako bi se planeti mogli formirati kada bi dinamika glatkog protoplanetarnog diska uzrokovala da bilo koje tijelo promjera više od centimetra padne u njegovu zvijezdu domaćina. U tim uvjetima, stjenoviti objekti veći od asteroida ne bi trebali postojati.
U osnovi, gusti prstenovi prašine koje je tim promatrao stvorili bi uznemirenosti na disku, što bi moglo stvoriti zone u kojima bi planetezimari bili sigurni i imali bi vremena potrebno da prerastu u planete. Kao što je Laura Perez, istraživačica sa Sveučilišta u Čileu i članica istraživačkog tima, navela:
"Kad je ALMA uistinu otkrila svoje mogućnosti svojom ikoničnom slikom HL Taua, morali smo se zapitati je li to neobično jer je disk bio relativno masivan i mlad. Ova posljednja zapažanja pokazuju da je HL Tau, iako upečatljiv, daleko od neobičnog i zapravo može predstavljati normalnu evoluciju planeta oko mladih zvijezda. "
Ovo istraživanje pokazuje snagu kakvu danas imaju vrhunski instrumenti i znanstvena suradnja. Zahvaljujući mogućnosti da vide više i vide dalje, znanstvenici su u mogućnosti testirati astronomske teorije kao nikad do sada. U tom se procesu naše temeljne predodžbe o stvaranju Svemira potvrđuju i izazivaju.
Svakako uživajte u ovoj animaciji kako izgleda protoplanetarni disk, ljubaznošću NRAO Outreach programa:
* Ostale vođe promatračke kampanje ALMA su Andrea Isella sa Sveučilišta Rice, Laura Pérez sa Sveučilišta u Čileu i Cornelis Dullemond sa Sveučilišta Heidelberg.
