A galaxisunk más bolygóinak vadászata felgyorsult az elmúlt néhány évtizedben: 3886 bolygót fedeztek fel 2886 rendszerben, és további 2898 jelölt vár megerősítést. Noha ezeknek a bolygóknak a felfedezése sokat tanított a tudósoknak a galaxisunkban létező bolygók fajtáiról, még mindig sok mindent nem tudunk a bolygóképződés folyamatáról.
E kérdések megválaszolására egy nemzetközi csapat nemrégiben az Atacama nagy milliméter / almilliméter tömböt (ALMA) alkalmazta az első nagyszabású, nagy felbontású felméréshez a közeli csillagok körüli protoplanetáris korongokról. A Magas szögű felbontású projekt (DSHARP) lemez alstruktúrája néven ismert ez a program 20 közeli rendszer nagy felbontású képeket hozott, ahol a por és a gáz új bolygók képződésének folyamatában volt.
Eredményeiket tíz cikk sorozatában osztották meg, amelyek megjelenése a Az asztrofizikai folyóiratok. Az illetékes csoport tagjai a Harvard Smithsonian Asztrofizikai Központból (CfA), a Közös ALMA Megfigyelő Intézetből, valamint több megfigyelő intézetből, kutatóintézetből és egyetemből álltak.
A DSHARP kutatói mindegyik esetben észleltek olyan réseket a lemezben, amelyek messze vannak a központi csillagtól, és látszólag körülhatárolják a lemez belső és külső részeit. A kapott gyűrűket sűrűn csomagolva vagy vékonyabb sávokat alakítottak ki, a csillagtól való távolságtól függően. Ezek a minták, a jelek szerint, egy láthatatlan bolygópartner következményei lehetnek, amelyek zavarják a lemezt.
Egy másik lehetőség az, hogy a korongszerkezetek globális instabilitásnak vannak kitéve, hasonlóan a spirális galaxisokhoz (például a Tejút). A kutatók szerint a legmeggyõzõbb magyarázat az, hogy a bolygók kialakulása elsõsorban a korongok elõzõ részein hatalmas bolygók (például gáz óriások) képzõdtek, ami azt jelzi, hogy a bolygóképzõdés sokkal gyorsabb, mint a bolygóképzõdésre vonatkozó jelenlegi elméletek megengedik.
Ez a lehetséges magyarázat azt is megmagyarázná, hogy a csillagokhoz közelebb álló földi bolygók (azaz sziklás és hasonló méretűek a Földhez) képesek megmaradni kialakulásuk korai szakaszában. Sean Andrews, a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ (CfA) csillagásza és az ALMA megfigyelő kampányának egyik vezetője * egy NRAO sajtóközleményben magyarázta ezen megállapítások jelentőségét:
„Ez a hónapig tartó megfigyelő kampány célja a protoplanetáris korongok szerkezeti hasonlóságainak és különbségeinek felkutatása volt. Az ALMA rendkívül éles látomása korábban láthatatlan struktúrákat és váratlanul összetett mintákat tárt fel. Különböző részleteket látunk különböző tömegű fiatal csillagok széles választéka körül. Ezen rendkívül változatos, kisméretű jellemzők legérdekesebb értelmezése az, hogy vannak láthatatlan bolygók, amelyek kölcsönhatásban vannak a lemez anyagával. "
A bolygóképződés vezető modelljei szerint a bolygók a por és a gáz fokozatos felhalmozódásával születnek egy protoplanetáris korongon. Ez a por szemcséjével kezdődik, hogy nagyobb és nagyobb sziklákat képezzenek, amíg aszteroidák, repülőgépek és bolygók megjelennek. Úgy gondolják, hogy ez a folyamat több millió évet vesz igénybe, ami azt jelenti, hogy a protoplanetáris lemezeket a régebbi rendszerekben jobban befolyásolja.
Az ALMA által végzett korai megfigyelések azonban rámutattak, hogy sok fiatal protoplanetáris korong jól meghatározott struktúrájú, például gyűrűk és rések. Ezeket a jellemzőket általában a bolygók jelenlétével társítják, sőt néhány olyan rendszerben is megtalálhatók, amelyek csak egy millió éves voltak. Ahogy Jane Huang, a CfA végzős hallgatója és a kutatócsoport tagja elmagyarázta:
„Meglepő volt, amikor a fiatal lemezek legelső nagy felbontású képein láthattuk a bolygóképződés lehetséges aláírásait. Fontos volt kideríteni, hogy ezek rendellenességek voltak-e, vagy hogy ezek az aláírások gyakoriak voltak-e a lemezeken. ”
Mivel a korai mintakészlet oly kicsi volt, a DSHARP kampányt felvittük más protoplanetáris lemezek megfigyelésére összehasonlítás céljából. Mivel a porrészecskékről ismert, hogy a milliméter-hullámhosszon ragyog, a kampánycsoport az ALMA tömb segítségével képes volt pontosan feltérképezni a porszalagok sűrűségbeli eloszlását a fiatal csillagrendszerek környékén, és (a csillag távolságától függően) a jellemzők feltérképezésére, kicsi, mint néhány csillagászati egység.
Végül a kutatócsoport megállapította, hogy sok alszerkezet (azaz koncentrikus rések és keskeny gyűrűk) szinte az összes lemezen közös volt, míg a nagyméretű spirális minták és ívszerű tulajdonságok ritkábbak. Azt is megállapították, hogy a korongok és a rések széles távolságban vannak a fogadó csillagokatól - néhány AU-tól több mint százig.
Mint már említettük, ezek a megfigyelések segíthetnek megoldani egy tartós rejtélyt, amikor a bolygóképződés elméleteire vonatkoznak. Konkrétan, a csillagászok azon gondolkodtak, hogy miként alakulhatnak ki a bolygók, amikor egy sima protoplanetáris tárcsa dinamikája miatt egy centiméternél nagyobb átmérőjű test esni fog a gazdagombba. Ilyen körülmények között az aszteroidánál nagyobb sziklás tárgyak nem létezhetnek.
Alapvetően a sűrű porgyűrűk, amelyeket a csapat megfigyelt, zavarokat keltenek a korongban, amelyek olyan zónákat hozhatnak létre, ahol a síkbeli állatok biztonságosak lesznek, és megvan az idejük ahhoz, hogy bolygókká váljanak. Ahogyan Laura Perez, a Chilei Egyetem kutatója és a kutatócsoport tagja jelezte:
„Amikor az ALMA valóban kinyilvánította képességeit a HL Tau ikonikus képével, akkor arra kellett gondolkodnunk, hogy ez túlmutat-e, mivel a lemez viszonylag hatalmas és fiatal. Ezek a legutóbbi megfigyelések azt mutatják, hogy bár a HL Tau feltűnő, ez messze nem szokatlan, és valójában a fiatal csillagok körüli bolygók normális fejlődését reprezentálja. ”
Ez a kutatás bemutatja az élvonalbeli eszközök és a tudományos együttműködés hatalmát. Annak köszönhetően, hogy többet láthatunk és távolabbra juthatnak, a tudósok még mindig soha nem képesek kipróbálni a csillagászati elméleteket. És a folyamat során megerősítik és megkérdőjelezik a Világegyetem kialakulásának alapvető elképzeléseinket.
Ne felejtsd el élvezni ezt a protoplanetáris lemez megjelenésének animációját, a NRAO Outreach program jóvoltából:
* Az ALMA megfigyelő kampányának többi vezetője Andrea Isella a Rice Egyetemen, Laura Pérez a Chilei Egyetemen és Cornelis Dullemond a Heidelbergi Egyetemen.
